图形数据结构的良好内存管理策略

Question

我曾多次和几个雇主有理由实施我自己的图表数据结构。为了获得完全的访问灵活性，我经常需要使用两个类来实现它，Node类和Edge类。

然后，节点将具有一组传出边（可能还有传入边），并且边将具有源和接收器（两者都是到节点的受管指针）。这些图表经常有周期。

我的问题是：在这种图形数据结构中管理内存的最佳方法是什么，特别是在转换和变换图形时？由于存在周期，它们不适合引用计数（即使你试图使用弱指针，通常也不清楚周期在哪里，因此在哪里放置弱链接。）

在我的各种实现中，我经常跟踪所有分配的节点和边缘，与图形分开，以及图形的入口点列表。然后我实现了一个简单的垃圾收集器。在定期间，应用了各种图形转换（包括取消链接某些节点/边缘），我运行gc，其中涉及：

1. 从入口点节点开始，并将所有可通过图表到达的节点和边缘标记为活动（通过BFS / DFS）。
2. 迭代整个集合中的所有节点和边缘，并删除上一步中未标记的任何节点和边缘。

这很好用（并且是标记/扫描的简单实现）。但它总是看起来有点笨拙。有没有人对这个问题或更好的替代解决方案有任何见解？

Answer 1

当您有有限图时，不要将它们表示为指针结构。相反，使用

• 边缘列表（vector，list，等等）和顶点列表，或
• 顶点到索引的映射（map或unordered_map）和布尔值的矩阵（2-d数组）（或加权图的浮点数），表示是否是顶点i和j已关联。

前一种表示称为adjacency list，后者称为adjacency matrix。使用哪一个取决于您拥有的图表以及您要执行的操作。两者在内存管理方面都要简单得多，并且通常比指针结构更高效，因为它们占用的内存更少，并且往往保留了引用的局部性。