我将图表表示为std::vector<std::unordered_set<unsigned>> neighbors，也就是说，顶点是整数，对于每个顶点，我们保留一组邻居。因此，为了走遍所有边缘，我会做类似
for (unsigned u = 0; u < neighbors.size(); ++u)
for (unsigned v : neighbors[u])
if (u <= v)
std::cout << u << ' ' << v << std::endl;
现在，我希望能够从
获得相同的效果for (auto e: g.edges())
std::cout << e.first << ' ' << e.second << std::endl;
其中g来自封装neighbors向量的类。
然而，我尝试过的所有东西看起来都非常复杂，我能想到的最好的版本有50行，而且很难看出它是正确的。有一种简单的方法可以做到这一点吗？
这是我丑陋的版本：
#include <iostream>
#include <unordered_set>
#include <vector>
typedef unsigned Vertex;
class Graph {
public:
typedef std::unordered_set<Vertex> Neighbors;
std::size_t numVertices() const { return neighbors_.size(); }
Graph(std::size_t n = 0) : neighbors_(n) { }
void addEdge(Vertex u, Vertex v) {
neighbors_[u].insert(v);
neighbors_[v].insert(u);
}
class EdgeIter {
friend Graph;
public:
bool operator!=(const EdgeIter& other) { return u_ != other.u_; }
void operator++() {
do {
++it_;
while (it_ == it_end_) {
u_++;
if (u_ >= neighbors_.size())
break;
it_ = neighbors_[u_].cbegin();
it_end_ = neighbors_[u_].cend();
}
} while (u_ < neighbors_.size() && *it_ < u_);
}
std::pair<Vertex, Vertex> operator*() { return {u_, *it_}; }
private:
EdgeIter(const std::vector<std::unordered_set<Vertex> >& neighbors, size_t u)
: u_(u), neighbors_(neighbors) {
if (u < neighbors_.size()) {
it_ = neighbors_[u_].cbegin();
it_end_ = neighbors_[u_].cend();
while (it_ == it_end_) {
u_++;
if (u_ >= neighbors_.size())
break;
it_ = neighbors_[u_].cbegin();
it_end_ = neighbors_[u_].cend();
}
}
}
Vertex u_;
const std::vector<std::unordered_set<Vertex> >& neighbors_;
std::unordered_set<Vertex>::const_iterator it_, it_end_;
};
EdgeIter edgesBegin() const { return EdgeIter(neighbors_, 0); }
EdgeIter edgesEnd() const { return EdgeIter(neighbors_, neighbors_.size()); }
class Edges {
public:
Edges(const Graph& g) : g_(g) { }
EdgeIter begin() const { return g_.edgesBegin(); }
EdgeIter end () const { return g_.edgesEnd(); }
private:
const Graph& g_;
};
Edges edges() { return Edges(*this); }
std::vector<Neighbors> neighbors_;
};
int main() {
Graph g(5);
g.addEdge(1, 2);
g.addEdge(2, 3);
g.addEdge(1, 3);
for (unsigned u = 0; u < g.numVertices(); ++u)
for (unsigned v : g.neighbors_[u])
if (u <= v)
std::cout << u << ' ' << v << std::endl;
for (auto e: g.edges())
std::cout << e.first << ' ' << e.second << std::endl;
}
答案 0 :(得分：11)
我强烈建议您使用Boost.Graph库进行此类计算。主要原因是图表是复杂的数据结构，您可以在其上运行更多复杂算法。即使您自己的手工数据结构正常工作，它也可能无法有效运行（在空间/时间复杂性方面），并且可能不支持您的应用程序所需的算法。
作为这个库的可访问性的指示：我之前没有使用过Boost.Graph的经验，但是花了大约30分钟来提出完整再现你的例子的以下30行代码。
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
typedef unsigned V;
typedef std::pair<V, V> E;
// store neighbors in a std::set, vertices in a std::vector
typedef boost::adjacency_list<boost::setS, boost::vecS> Graph;
int main()
{
// construct the graph
E e[] = { E(1,2), E(2,3), E(1,3) };
Graph g(std::begin(e), std::end(e), 5);
std::cout << "iterate over vertices, then over its neighbors\n";
auto vs = boost::vertices(g);
for (auto vit = vs.first; vit != vs.second; ++vit) {
auto neighbors = boost::adjacent_vertices(*vit, g);
for (auto nit = neighbors.first; nit != neighbors.second; ++nit)
std::cout << *vit << ' ' << *nit << std::endl;
}
std::cout << "iterate directly over edges\n";
auto es = boost::edges(g);
for (auto eit = es.first; eit != es.second; ++eit) {
std::cout << boost::source(*eit, g) << ' ' << boost::target(*eit, g) << std::endl;
}
}
当然，因为boost::edges返回std::pair，你在can't use range-based for边缘，但这只是你可以通过定义自己的开始/结束函数来修复的语法糖。重要的是你可以直接迭代边缘。
请注意，boost_adjacency_list数据结构为您提供well-defined time and space complexity的边和顶点操作。上面的代码只是重现你的例子，而不知道你真正想要什么样的操作。更改底层容器允许您根据应用程序进行权衡。
答案 1 :(得分：1)
我认为图形的内部表示std::vector<std::unordered_set<Vertex>>是使代码难以编写/读取的原因。也许另一种表示（例如std::set<std::pair<Vertex, Vertex>>）会使您的代码更简单。但是，由于我们不确切知道Graph的要求是什么，所以很难说。
无论如何，正如 Zeta 指出的那样，EdgeIter::operator !=()中存在一个错误。例如，下面的代码：
int main() {
Graph g(5);
g.addEdge(0, 1);
g.addEdge(0, 2);
auto i1 = g.edges().begin();
auto i2 = i1;
++i2;
std::cout << std::boolalpha;
std::cout << (i1 != i2) << std::endl;
}
输出false。因此，代码认为i1和i2明显不同。
<强>更新
这可能是显而易见的，但这里是一个更简单的版本，它使用了不同的图形表示。但是，我强调这可能不太令人满意取决于您对Graph的要求（我不知道）：
#include <set>
#include <stdexcept>
#include <iostream>
typedef unsigned Vertex;
class Graph {
public:
typedef std::pair<Vertex, Vertex> Edge;
typedef std::set<Edge> Edges;
void addEdge(Vertex u, Vertex v) {
edges_.insert({u, v});
}
const Edges& edges() { return edges_; }
private:
Edges edges_;
};
int main() {
Graph g;
g.addEdge(1, 2);
g.addEdge(2, 3);
g.addEdge(1, 3);
for (auto e: g.edges())
std::cout << e.first << ' ' << e.second << std::endl;
}
答案 2 :(得分：1)
无耻插头的机会！我有一个项目linq-cpp，用于将.NET LINQ功能引入C ++ 11，这是它真正发挥作用的完美示例。
使用它，您可以编写如下函数：
TEnumerable<std::pair<int, int>> EnumerateEdges(std::vector<std::unordered_set<int>>& neighbors)
{
return Enumerable::FromRange(neighbors)
.SelectManyIndexed([](std::unordered_set<int>& bNodes, int aNode)
{
return Enumerable::FromRange(bNodes)
.Select([=](int bNode){ return std::make_pair(aNode, bNode); });
});
}
然后像这样使用它：
EnumerateEdges(neighbors).ForEach([](std::pair<int, int> edge)
{
/* your code */
});
或者也许是这样：
auto edges = EnumerateEdges(neighbors).ToVector();