Question

我试图用C ++编写图形类，作为邻接列表实现。我试图使这个类成为一个模板，以便节点和边可以包含任意有效负载。这是一个简单的想法，但我对语言如何支持这一点感到困惑。

我希望能够如下声明图表：
graph<int, int>或
graph<string,double> et.c.

第一个想法，从图表声明向后工作：

template<class ntype, class etype>
class node {

    class edge {
    etype payload;
        node<ntype, etype>* to;
        node<ntype, etype>* from;
    }   

    ntype payload;
    vector< edge<> > incoming; // How to avoid recursion ???
    vector< edge<> > outgoing; // ????
}

template<class ntype, class etype>
class graph {

    vector< node<ntype, etype> > nodes;
}

我对所涉及的递归，模板参数的范围等感到非常困惑。我已经尝试过查看嵌套类，typename与模板，其他问题，但它并没有让它更清晰。看起来C和void指针是现在编码的绝对最佳方式。非常感谢任何帮助或参考。

Answer 1

我首先要在节点类之外声明边缘类。在这种情况下，我没有看到使它成为嵌套类的优势。实际上，嵌套类通常会带来比专业人士更多的缺点。 This问题对原因有很好的解释。

至于图表类的设计，我建议使用一个模板参数来表示有效负载（您可能希望图形节点携带的任意数据类型），第二个表示权重（任何数值），例如int，float，double，long等。

某些图形用例可能并不关心图形是否加权，因此在这些情况下你可以忽略权重字段，而不使用它（将它保留为某个默认值，如0，将是一个好的做法）。我还建议使用std::list而不是std::vector来保存节点，以便在您需要向图表中添加许多节点时，不会发生内存重新分配。

考虑到上述情况，图表类看起来如下所示。注意我对数据字段（有效负载）使用D，对权重字段使用W。

<强> DirectedGraph.h

template <class D, class W> class DirectedGraph{

public: 

    DirectedGraph(){/*...*/}
    ~DirectedGraph(){/*...*/}

    /*Pushes a node into this graph, which will have no connections initially.*/
    void push(GraphNode<D, W> *node){/*...*/}

    /*Erases a node from this graph.*/
    void erase(GraphNode<D, W> *node){/*...*/}

    std::list<GraphNode<D, W>> &getNodes(){/*...*/}

private:

    /*This is the master list holding all nodes of this graph.*/
    std::list<GraphNode<D, W>> nodes;

};

节点和边缘（我称之为＆＃39; Neighbor）类看起来像这样：

<强> GraphNode.h

/*Forward declaration of the edge structure (see below).*/
template <class D, class W> struct Neighbor;

template <class D, class W> struct GraphNode{

public:

    GraphNode(D data) : data(data) {}
    ~GraphNode(){}

    /*Some data this node element will hold*/
    D data;

    /*Adds an outgoing connection.*/
    void addConnection(Neighbor<D, W> neighbor){ /*...*/}

    /*You may also want to develop a 'removeConnectoin' method here.*/
    /*...*/

    /*Nodes that this one is connected to. Since this actually represents
    a connection (an edge), the struct 'Neighbor' is used, which encapsulates
    a pointer to a 'GraphNode' as well as the weight of the edge.*/
    std::list<Neighbor<D, W>> neighbors;

    /*Nodes that connect to this one. These are the incoming connections. Note
    that this is not of type 'Neighbor' because it does not represente an edge.
    It is just a record of which nodes have an outgoing connection to this one.*/
    std::list<GraphNode<D, W>*> parents;
};


/*This struct represents an edge*/
template <class D, class W> struct Neighbor{
    Neighbor<D, W>(GraphNode<D, W> *node, W weight) : node(node), weight(weight){}
    GraphNode<D, W> *node;
    W weight;
};

这里要注意的一件事是使用Neighbor类的唯一原因是我们可以表示边的权重。如果您要使用的图表始终未加权，则只需替换std::list Neighbor<D, W> std::list GraphNode<D, W>*。您还可以从实现中删除模板参数W。

哦，当然图表头文件必须包含节点一。

我希望这是一个很好的起点。有任何问题，请告诉我。

C ++模板图类，递归

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