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C++如何使用数组实现邻接表

酷涛姑娘_3375

酷涛姑娘_3375

发布时间:2026-08-22 13:43:59

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来源于php中文网

原创

因为需极致常数性能,vector的动态扩容、迭代器失效和内存不连续会拖慢遍历;数组模拟邻接表(链式前向星)通过head[]、to[]、next[]实现连续内存访问与零函数调用开销。

c++如何使用数组实现邻接表

为什么不用 vector 而用数组实现邻接表

因为需要极致的常数性能(比如 OI 高频图题),vector 的动态扩容、迭代器失效、内存不连续都会拖慢遍历;而静态数组配合链式前向星(即“数组模拟邻接表”)能保证所有边访问都是连续内存跳转,且无函数调用开销。

核心思路是:用两个全局数组 head[] 存每个点的“第一条边编号”,用 to[] 和 next[] 模拟单链表。每加一条边 u → v,就往数组末尾塞一个新节点,并更新 next[new_idx] = head[u],再令 head[u] = new_idx。

关键数组定义和初始化怎么写

假设最多 N 个点、M 条边(有向),需提前开足够大的静态数组:

const int N = 1e5 + 5;
const int M = 2e5 + 5; // 注意:无向图边数×2
int head[N], to[M], next[M], idx;
// 初始化:memset(head, -1, sizeof head) 或 for(int i = 1; i <= N; ++i) head[i] = -1;
// idx 初始为 0,每次 add_edge 后自增

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  • head[] 初始必须为 -1,表示空链表;不能用 0,否则和合法下标混淆
  • idx 从 0 开始,所以 next[] 数组下标范围是 [0, M-1]
  • 无向图要调用两次 add_edge(u, v) 和 add_edge(v, u),别漏

add_edge 和遍历邻接表的写法

添加边就是头插法,保持插入顺序不影响正确性,但会影响遍历顺序(后加的边先被访问):

void add_edge(int u, int v) {
    to[idx] = v;
    next[idx] = head[u];
    head[u] = idx++;
}

遍历点 u 的所有出边:

for (int i = head[u]; i != -1; i = next[i]) {
    int v = to[i]; // u → v 是一条边
    // ... 处理逻辑
}

常见错误:

  • 循环条件写成 i —— 错,<code>idx 是总边数,但 head[u] 链只含部分下标
  • 忘记在 add_edge 里更新 idx++,导致所有边都堆在 to[0]/next[0]
  • 把 to[i] 误当成点编号而非目标点,尤其在重边/自环场景下容易逻辑错

空间和索引边界容易踩的坑

数组大小不是拍脑袋定的:

  • 若题目说 n ≤ 10^5,边数 m ≤ 2×10^5,那 M 至少设为 200005,建议上浮 5% 避免 RE
  • head[] 下标是点编号,所以大小看点数上限,不是边数
  • 多组数据时,idx 必须清零,head[] 必须重置为 -1;只清 idx=0 不清 head[] 会残留旧图指针
  • 如果用结构体封装(如 struct Edge { int to, next; } e[M];),则 head[u] 存的是结构体下标,逻辑一致,但可读性略高

最常被忽略的是:当点编号从 0 开始时,head 数组大小仍要开到 N,且初始化范围得覆盖 [0, N-1],否则访问 head[n-1] 可能越界。

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