如何在 Boost 图形库中读取图形到邻接矩阵？

Question

在 boost 图形库中，有两个流行的函数可以从文件中读取图形： boost::read_graphviz() 和 boost::read_graphml()，分别代表 GraphViz 和 GraphML format。

现在两者都通称为任何类型的boost::adjacency_list<...>，因为它们是Mutable Graph 概念的模型：

#include <string>
#include <fstream>

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/adjacency_matrix.hpp>
#include <boost/graph/graphviz.hpp>
#include <boost/graph/graphml.hpp>
#include <boost/graph/graph_traits.hpp>

template <typename GraphType>
GraphType load(std::string filename, std::string format) {

    GraphType g(0);

    std::ifstream t(filename.c_str());
    boost::dynamic_property dp(boost::ignore_other_properties);

    if (format == "graphml")
        boost::read_graphml(t, g, dp);
    else
        boost::read_graphviz(t, g, dp);

    return g;
}

如果你要测试

load<boost::adjacency_matrix<boost::undirectedS> >("my_file.gv", "graphviz");

你可能会得到类似的东西

Assertion failed: (false), function add_vertex, file /usr/local/include/boost/graph/adjacency_matrix.hpp, line 966.
Abort trap: 6

那么我怎样才能包括读取到boost::adjacency_matrix<...> 的可能性，最好不必从中间邻接列表中复制图形，正如in this SO post 解释的那样（图形可能真的很大）。

我不明白的是，对于复制，（复制目标）图apparently 也必须是可变图，那么我们如何才能复制到邻接矩阵？而不是读合一吗？

感谢您的帮助！

注意

boost/graph/graphml.hpp 库不是仅标头，需要链接，例如在直接从 CLI 编译/链接时附加 -lboost_graph，如

g++ -lboost_graph my_file.cc

Answer 1

关于copy_graph

我不明白的是，对于复制，（复制目标）图显然也必须是可变图，那么我们如何才能复制到邻接矩阵？没有读到一个？

我同意。那没有意义。尽管如此，copy_graph 似乎不起作用或记录的概念要求已过时。

也许它总是被过度约束，或者专门为adjacency_matrix 添加了专业化。

粗略的一瞥表明它可能受到过度约束，因为显然不存在 adjacency_matrix 的特化/重载。

在我们测试之前，让我们看一下断言。

关于断言

断言源于这里：

template < typename D, typename VP, typename EP, typename GP, typename A >
inline typename adjacency_matrix< D, VP, EP, GP, A >::vertex_descriptor
add_vertex(adjacency_matrix< D, VP, EP, GP, A >& g)
{
    // UNDER CONSTRUCTION
    BOOST_ASSERT(false);
    return *vertices(g).first;
}

如您所见，这已经是一个正在规划更多灵活性的领域。如果您保留足够的空间，您似乎可以阅读图表。

同样的可能是已经为copy_graph 供电的东西（因为当容量已经足够时，add_vertex 只是被避免；即使在技术上（概念上）仍然需要add_vertex，它可能并非总是如此。

检验假设

让我们来测试一下。看看我们是否真的可以从邻接表复制到矩阵中：

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/adjacency_matrix.hpp>
#include <boost/graph/copy.hpp>
using boost::vecS;
using D = boost::undirectedS¹;
using L = boost::adjacency_list<vecS, vecS, D>;
using M = boost::adjacency_matrix<D>;

int main() {
    { L list(0); M matrix(20); copy_graph(matrix, list);   } // okay
    { L list(0); M matrix(20); copy_graph(list,   matrix); } // okay
    { L list(1); M matrix(1);  copy_graph(list,   matrix); } // ASSERTS
    { L list(1); M matrix(20); copy_graph(list,   matrix); } // ASSERTS
}

（¹方向性实际上并没有影响，我测试过）

这就是我们的谜语的答案。我们不能实际复制。

它确实可以编译，但没有断言就无法运行。

现在，您可能认为您可以#define NDEBUG 并让断言保持沉默。然而，看看上面的代码，很明显你不能期望它会起作用，因为它总是会返回顶点0:

Sad Trombone:

#define NDEBUG
#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/adjacency_matrix.hpp>
#include <boost/graph/copy.hpp>
#include <boost/graph/graph_utility.hpp>
using boost::vecS;
using D = boost::undirectedS;
using L = boost::adjacency_list<vecS, vecS, D>;
using M = boost::adjacency_matrix<D>;

int main() {
    L list(5);
    M matrix(10);

    add_edge(1, 4, list);
    add_edge(3, 1, list);

    copy_graph(list, matrix);

    print_graph(list, std::cout << "\nlist:");
    print_graph(matrix, std::cout << "\nmatrix:");
}

打印

list:0 --> 
1 --> 4 
2 --> 
3 --> 1 
4 --> 

matrix:0 --> 0 
1 --> 
2 --> 
3 --> 
4 --> 

这显然是不正确的，尽管这是您阅读代码时所期望的。

结束语

手动编写一些解析代码可能更容易。如果必须，您可以先阅读经过高度优化的邻接列表。例如，您可以完全对其进行内存映射。

如果boost::adjacency_list 不允许，您可以考虑提供自己的数据结构来建模可变图概念。这听起来可能令人生畏，但实际上它的工作量比您预期的要少：

• What is needed to use BGL algorithms on existing data structures ( edges and vertices as vector<Object *>)?
• 一个后续，使其适用于更多算法：What is required for a custom BGL graph to work with topological sort?
• 关于在映射内存中存储复杂的数据结构，我有很多使用 Boost Interprocess 的答案

坦率地说，这些答案比我刚刚针对您的其他问题所做的bonus section 复杂。一定要给他们阅读灵感（从第一个开始）