C++如何计算图中一个顶点的入度和出度

大杰君_9765

大杰君_9765

2026-07-09

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邻接矩阵中顶点i的出度为第i行非零元个数,入度为第i列非零元个数;邻接表需预维护in_degree和out_degree数组以避免查询时遍历,注意重边、自环及稀疏图中哈希表的初始化问题。

c++如何计算图中一个顶点的入度和出度

用邻接矩阵计算入度和出度最直观

邻接矩阵天然适合统计每个顶点的入/出关系:第 i 行的非零元素个数就是顶点 i 的出度,第 i 列的非零元素个数就是入度。注意是否带权——若为有向图且边权为 0 是合法值,则不能用 != 0 判断,得用 graph[i][j] != INFINF 表示无边)。

常见错误是混淆行列含义,尤其在手写循环时把 j 当成行、i 当成列;还有人默认矩阵对称,忘了有向图的邻接矩阵一般不对称。

  • 初始化矩阵时,用 vector<vector>> graph(n, vector<int>(n, 0))</int></vector>INT_MAX 表示无边
  • 添加有向边 u → v:设 graph[u][v] = 1(或权重)
  • 计算顶点 v 的出度:count_if(graph[v].begin(), graph[v].end(), [](int x) { return x != 0; })
  • 计算入度:遍历所有 i,统计 graph[i][v] != 0 的个数

邻接表下需额外维护度数组

邻接表本身只存出边,查出度只需看 adj[v].size();但查入度必须遍历所有顶点的邻接表,效率是 O(V + E)。实际项目中,如果频繁查入度,建议在建图时同步更新两个数组:in_degree[v]++out_degree[u]++

容易忽略的是重边和自环:若允许多条 u→v 边,每次加边都要累加;自环 v→v 同时贡献入度和出度各 1。

C++
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"空空如也"

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  • 建图时每加一条 u → v,执行 out_degree[u]++in_degree[v]++
  • 不要等查询时再遍历——除非图是静态且只查一两次
  • 初始化 in_degreeout_degree 为全 0 的 vector<int>(n)</int>

使用 std::mapstd::unordered_map 存储稀疏图时的注意事项

当顶点编号不连续或范围极大(如 ID 是字符串或大整数),常用哈希表模拟邻接表。此时无法直接用下标访问,得用 for (auto& [neighbor, weight] : adj[u]) 遍历出边;入度则必须预建反向映射 in_adj[v],或用 map<int int> in_degree</int> 并在加边时更新。

典型坑是忘记初始化未出现过的顶点:比如只有边 1→23→2,那么 in_degree[2] 是 2,但 in_degree[1]in_degree[3] 可能根本没被插入 map,直接访问会意外创建键值对(operator[] 的副作用)。

  • 查入度前先用 in_degree.count(v) 判断是否存在,或统一初始化所有可能顶点
  • in_degree.at(v) 替代 in_degree[v] 避免静默插入
  • 若顶点集未知,建图后可用 set 收集所有出现过的顶点再补全度数组

处理带权图、多重边和自环的实际判断逻辑

入度和出度的定义与边权无关,只取决于“存在性”。但代码里怎么定义“存在”很关键:若用 0 表示无边,那权值为 0 的边就会被漏掉;若用 -1 表示无边,又和负权边冲突。更鲁棒的做法是用单独的布尔矩阵/集合,或用 optional<int></int>(C++17+)。

自环 v→v 在大多数图算法中算作一条出边和一条入边,但有些场景(如 DAG 判定)会显式禁止。务必确认业务需求是否计入自环。

  • 有向图中,自环使 in_degree[v]out_degree[v] 各 +1
  • 若用邻接矩阵且支持负权,推荐用 numeric_limits<int>::max()</int> 作 INF
  • 多重边:若需统计边数而非邻接点数,度数组就该累加次数,而不是仅标记存在
实际写的时候,多数情况选邻接矩阵(小图)或预维护度数组(大图),别等到 query 阶段才现场扫——尤其在 BFS/DFS 中反复查度,性能差得明显。

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