如何将图形读入 Boost Graph 库中的邻接矩阵？

编程问答 2022-05-15

问题描述

在 boost 图形库中，有两个流行的函数可以从文件中读取图形： boost::read_graphviz() 和 boost::read_graphml()，分别用于 GraphViz 和 GraphML format。

现在两者都适用于任何类型的 boost::adjacency_list<...>，因为它们是 Mutable Graph 概念的模型：

#include <string>
#include <fstream>

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/adjacency_matrix.hpp>
#include <boost/graph/graphviz.hpp>
#include <boost/graph/graphml.hpp>
#include <boost/graph/graph_traits.hpp>

template <typename GraphType>
GraphType load(std::string filename,std::string format) {

    GraphType g(0);

    std::ifstream t(filename.c_str());
    boost::dynamic_property dp(boost::ignore_other_properties);

    if (format == "graphml")
        boost::read_graphml(t,g,dp);
    else
        boost::read_graphviz(t,dp);

    return g;
}

如果你要测试

load<boost::adjacency_matrix<boost::undirectedS> >("my_file.gv","graphviz");

你可能会得到类似的东西

Assertion Failed: (false),function add_vertex,file /usr/local/include/boost/graph/adjacency_matrix.hpp,line 966.
Abort trap: 6

那么我怎样才能包括读取 boost::adjacency_matrix<...> 的可能性，最好不必从中间邻接列表复制图形，如 in this SO post 所解释的（图形可能非常大）。

我不明白的是，对于复制，（复制目标）图 apparently 也 必须是可变图，那么我们如何复制到邻接矩阵？而不是读合一？

感谢您的帮助！

注意

boost/graph/graphml.hpp 库不是仅标头，需要链接，例如在直接从 CLI 编译/链接时附加 -lboost_graph，如

g++ -lboost_graph my_file.cc

解决方法

关于copy_graph

我不明白的是，对于复制，（复制目标）图显然也必须是可变图，那么我们如何复制到邻接矩阵呢？而不是读成一个？

我同意。那没有意义。无论如何，copy_graph 似乎不起作用或文档化的概念要求已过时。

也许它总是被过度限制，或者专门为 adjacency_matrix 添加了特化。

粗略一看就知道它可能受到了过度约束，因为 adjacency_matrix 显然不存在专门化/重载。

在我们测试之前，让我们看一下断言。

关于断言

断言源于此处：

template < typename D,typename VP,typename EP,typename GP,typename A >
inline typename adjacency_matrix< D,VP,EP,GP,A >::vertex_descriptor
add_vertex(adjacency_matrix< D,A >& g)
{
    // UNDER CONSTRUCTION
    BOOST_ASSERT(false);
    return *vertices(g).first;
}

如您所见，这已经是一个正在规划更多灵活性的领域。如果您预留足够的空间，您似乎确实可以阅读图表。

同样的可能是已经为 copy_graph 提供动力的东西（因为当容量已经足够时，add_vertex 只是被避免；即使 add_vertex 在技术上仍然是（概念上) 是必需的，但并非总是如此。

检验假设

让我们来测试一下。看看我们是否真的可以从邻接表复制到矩阵中：

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/adjacency_matrix.hpp>
#include <boost/graph/copy.hpp>
using boost::vecS;
using D = boost::undirectedS¹;
using L = boost::adjacency_list<vecS,vecS,D>;
using M = boost::adjacency_matrix<D>;

int main() {
    { L list(0); M matrix(20); copy_graph(matrix,list);   } // okay
    { L list(0); M matrix(20); copy_graph(list,matrix); } // okay
    { L list(1); M matrix(1);  copy_graph(list,matrix); } // ASSERTS
    { L list(1); M matrix(20); copy_graph(list,matrix); } // ASSERTS
}

(¹ 方向性实际上并没有什么不同，我测试过)

我们的谜语有了答案。我们不能实际复制。

它可以编译，但没有断言就不能运行。

现在，您可能认为您可以#define NDEBUG 使断言保持沉默。然而，看看上面的代码，很明显你不能期望这会起作用，因为它总是会返回顶点0：

Sad Trombone：

#define NDEBUG
#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/adjacency_matrix.hpp>
#include <boost/graph/copy.hpp>
#include <boost/graph/graph_utility.hpp>
using boost::vecS;
using D = boost::undirectedS;
using L = boost::adjacency_list<vecS,D>;
using M = boost::adjacency_matrix<D>;

int main() {
    L list(5);
    M matrix(10);

    add_edge(1,4,list);
    add_edge(3,1,list);

    copy_graph(list,matrix);

    print_graph(list,std::cout << "\nlist:");
    print_graph(matrix,std::cout << "\nmatrix:");
}

印刷品

list:0 --> 
1 --> 4 
2 --> 
3 --> 1 
4 --> 

matrix:0 --> 0 
1 --> 
2 --> 
3 --> 
4 -->

这显然是不正确的，尽管这是您阅读代码时所期望的。

结束语

手动编写一些解析代码会更容易。如果必须，您可以先阅读经过高度优化的邻接列表。例如，您可以完全内存映射它。

如果 boost::adjacency_list 不允许，您可以考虑提供自己的数据结构来对可变图概念进行建模。这听起来可能令人生畏，但实际上它的工作量比您预期的要少：

坦率地说，这些答案没有我刚刚在您的另一个问题上提出的 bonus section 复杂。一定要给他们阅读灵感（从第一个开始）

adjacency-matrixboostboostboost-graphc++graphgraphgraph