邻接矩阵

✍ dations ◷ 2025-04-08 09:53:52 #图论,矩阵,数据结构

在图论中,邻接矩阵(英语:adjacency matrix)是表示一种图结构的常用表示方法。它用数字方阵记录各点之间是否有边相连,数字的大小可以表示边的权值大小。

距离矩阵可算是邻接矩阵的扩充。

阶为 n {\displaystyle n} 的图 G {\displaystyle G} 的邻接矩阵 A {\displaystyle A} n × n {\displaystyle n\times n} 的。将 G {\displaystyle G} 的顶点标签为 v 1 , v 2 , . . . , v n {\displaystyle v_{1},v_{2},...,v_{n}} 。若 ( v i , v j ) E ( G ) {\displaystyle (v_{i},v_{j})\in E(G)} A i j = 1 {\displaystyle A_{ij}=1} ,否则 A i j = 0 {\displaystyle A_{ij}=0} 。也可以用大于0的值表示边的权值,例如可以用边权值表示一个点到另一个点的距离。

无向图的邻接矩阵是对称矩阵。

可以用矩阵表示为:

这个矩阵中每一行代表一个点,行a即为点a,每一列代表某一行的点所指向的点,矩阵的每一个(小格)表示一条边。图中的所有边(指向性的箭头)带有权值,通常约定权值为0的边为不存在的边。

如此图中的a指向b,箭头旁边的数字(边的权值)为2,在矩阵中表示为行a列b为2。又如矩阵中行c列b为6,图中表现为一条从c指向b权值为6的边。

设图 G {\displaystyle G} 的邻接矩阵为 A {\displaystyle A} ,边的取值为1。

A、B、C、D四人传球6次,从A开始,最终回到A手里,有多少种传法?

非矩阵解法:

矩阵解法:

A = ( 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 ) , A 6 = ( 183 182 182 182 182 183 182 182 182 182 183 182 182 182 182 183 ) {\displaystyle A={\begin{pmatrix}0&1&1&1\\1&0&1&1\\1&1&0&1\\1&1&1&0\\\end{pmatrix}},A^{6}={\begin{pmatrix}183&182&182&182\\182&183&182&182\\182&182&183&182\\182&182&182&183\\\end{pmatrix}}}

邻接矩阵法是比较简单的图论问题建模方法,它以方形二维阵列的形式存储图的数据。它在算法应用中的主要特点包括:

主要缺点包括:

在随机过程理论中,表示单步状态变化的转移矩阵就是一种邻接矩阵。

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