关于在系统中表示路径的数据结构的建议

Question

我有一个系统，我需要表示类似于路径的东西，路径只是提供到达特定节点的路线。可以有多个路径可用于到达同一节点。

我目前正在使用节点向量表示路径，我需要执行诸如 replaceSubpath、containsNode、containsSubPath、appendNode、getRootNode、getLeafNode 之类的操作（与对字符串所做的操作非常相似）。所有这些操作都可以在向量上完成，但大路径的性能可能会很糟糕。

我正在考虑使用 boost::graph 但没有经验，我想知道对于这些和类似操作，使用 boost::graph 是否是正确/良好的数据结构？

任何关于使用其他数据结构的建议也会有所帮助，我知道我可以通过将节点的（多）映射保持到迭代器等来优化我的向量解决方案。

Answer 1

本质上，Boost.Graph 中的adjacency_list<> 类是一个顶点向量。顶点描述符是这个向量中的一个整数索引。

通常，一棵树或一条路径（路径是一棵树的特例，对吗？）表示为前驱图（如从叶子到根或从目标到源的倒退）。在整数顶点描述符的情况下，这样的前置映射只是vector<int>。我认为您不能以更紧凑的方式表示路径或树。

当然，这样的前辈向量可以代入字符串操作，尤其是。来自 Boost.String_Algo，http://www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/string_algo.html

Answer 2

根据您的描述，听起来您正在生成和编辑图表中的路径，可能是为了优化路线等。

我认为一种数据结构无法满足您的需求。我会将图形结构与您生成的路径分开。

replaceSubpath：对我来说，这建议使用doubly linked list 实现。当你有了路径的开始和结束时，只需将其粘贴并替换子路径。

containsNode：考虑添加地图或集合以进行快速收容检查。

containsSubPath：这可能很困难，具体取决于您的其他顾虑和速度需求。如果这是一项非常重要的操作，请考虑使用Suffix Tree 来快速测试子路径。请记住，如果路径没有太大变化，因为构建它们是 O(N)

appendNode：链表在这里很容易

getRootNode：持有指向当前根节点的指针。

getLeafNode：持有指向当前叶节点的指针。

我会根据您的目标创建一个自定义数据结构来解决这些问题。查找子路径并快速替换它们可能是相互竞争的性能目标。通常更多的搜索优化 = 更多的构建开销使它们的动态性降低。

Answer 3

看看您欣赏的其他一些代码如何实现管理路径的需求。例如，您可能会查看 Dijkstra 的多个实现，然后选择看起来最好、最方便或符合您口味的一个。

恕我直言，将“路径”建模为对象并不是一个好主意，而是将其视为图中节点的属性。

一般来说，我会考虑“标记”路径上的节点。例如，用于包含节点属性的类可能有一个标志，如果该节点在路径上，则该标志指示为真，以及一个带有路径上下一个节点索引的属性。