为什么在 Python 中使用字典表示图形？ [关闭]

Question

Python 不直接支持图形，但很多消息来源说它们可以使用字典来表示，例如。

graph = { "a" : ["c"],
          "b" : ["c", "e"],
          "c" : ["a", "b", "d", "e"],
          "d" : ["c"],
          "e" : ["c", "b"],
          "f" : []
        }

由于这是一个无向图，而字典是有向映射，看起来真的很不简洁。说 graph = {'x':['y'], 'y':['x']} 而不是 graph = {{'x', 'y'}} 真的更好吗？

Answer 1

将它们存储为连接使行走变得非常容易：

vertex = 'x'
connected_to = graph[vertex]
second_degree_connections = {p for subset in graph[p] for p in connected_to}

尝试使用一组二元组有效地做到这一点。不是很容易，对吧？

Answer 2

如果图是无向的，一组2元素集更适合表示它：

graph = set()

添加边：

>>> graph.add(frozenset(('a', 'b')))

（注意：你必须使用不可变的 freezeset()，因为 set() 是不可散列的，因为它的可变性）

检查一条边是否在图中：

>>> {'b', 'a'} in graph
True

添加更多边：

>>> graph.add(frozenset(('a', 'c')))
>>> graph.add(frozenset(('c', 'd')))
>>> graph.add(frozenset(('d', 'e')))
>>> graph.add(frozenset(('d', 'f')))

让边缘接触“d”：

>>> set(x for x in graph if 'd' in x)
{frozenset({'c', 'd'}), frozenset({'f', 'd'}), frozenset({'d', 'e'})}

但是，对于最后一个操作，使用字典的表示在时间方面更有效。

Answer 3

无向图是一种特定类型的有向图，其中每条边 (a, b) 也存在 (b, a)。

所以你可以实现它两次存储边（正常和反向），但最好写一个类来保持一致：

from collections import defaultdict

class UndirectedGraph:
    def __init__(self):
        self.edge = defaultdict(set)

    def add_edge(self, a, b):
        self.edge[a].add(b)
        self.edge[b].add(a)

    def remove_edge(self, a, b):
        self.edge[a].remove(b)
        self.edge[b].remove(a)

    def has_edge(self, a, b):
        return b in self.edge[a] or a in self.edge[b]

    def neighbours(self, a):
        return set(self.edge[a])

这是非常基本的，根据您要执行的操作，您可能会删除某些方法，也可能需要添加其他方法。

>>> g=UndirectedGraph()
>>> g.add_edge('a','b')
>>> g.add_edge('a','c')
>>> g.add_edge('c','d')
>>> g.add_edge('a','d')
>>> g.remove_edge('a','d')
>>> g.has_edge('a','d')
False
>>> g.has_edge('a','c')
True
>>> g.neighbours('c')
{'a', 'd'}