从最近邻搜索创建邻接矩阵。 (将邻接表转换为邻接矩阵)- Matlab

Create adjacency matrix from nearest neighbour search. (convert adjacency list to adjacency matrix) - Matlab

我有一个矩阵 2000x5,第一列是点号,第 2-5 列是 4 个邻居(如果没有邻居则为 0)。有没有一种有效的方法可以由此创建邻接矩阵?

1   129 0   65  0
2   130 0   66  85
3   131 169 67  0
4   132 170 68  87
5   133 0   69  81
6   134 0   70  82
7   135 173 71  83
8   136 174 72  84
9   137 161 73  0
10  138 162 74  93
11  139 163 75  0
12  140 164 76  95
13  141 165 77  89
14  142 166 78  90
15  143 167 79  91
16  144 168 80  92
17  145 0   81  65
18  146 0   82  66
....

我找到了以下线程,其中仅针对一个邻居进行了解释,但我不确定如何将其用于多个邻居。 matlab adjacency list to adjacency matrix

非常感谢任何帮助。

首先,我假设邻接表是无向的。无论如何,去多个邻居都不是一件容易的事。您首先需要做的是检测从第 2 列到第 5 列的每行非零元素的总数。执行此操作后,对于邻接矩阵的行,您将复制点号的次数与有多少次一样多每行的非零元素。函数 repelem 非常适合为您执行此操作。列索引只是第二到第五列 删除 所有零元素。你如何做到这一点是首先 转置 矩阵导致索引第二到第五列,然后使用 logical 索引矩阵删除零条目。这样做会以列优先方式展开您的向量,这就是为什么在执行此操作之前需要转置的原因。执行此操作后,您可以创建行和列访问索引,以便将它们输入到 sparse 中,就像您链接的 post 一样。

假设你的矩阵存储在 A,你会做这样的事情。这也假设每个连接节点的权重都是 1:

% Find total number of non-zero elements per row, skipping first column
non_zero = sum(A(:,2:end) ~= 0, 2);

% Create row indices
rows = repelem(A(:,1), non_zero);

% Create column indices
cols = A(:,2:end).';    
cols = cols(cols ~= 0);

% Create adjacency matrix
adj = sparse([rows; cols],[cols; rows], 1);

以上表示在sparse中。如果您想要完整的数字版本,请使用 full:

转换输出
adj = full(adj);

如果你的图是有向的

如果你有一个有向图而不是无向图,上面对 sparse 的调用会复制边,这样你就可以创建往返于每个邻居的链接。如果你的图表实际上是有向的,那么你只需要使用一次行和列索引而不是上面代码中看到的两次:

% Create adjacency matrix
adj = sparse(rows, cols , 1);

测试用例

这是一个小测试用例,向您展示这是否有效。假设我的邻接列表如下所示:

>> A = [1 0 2 3; 2 4 0 0; 3 0 0 4]

A =

     1     0     2     3
     2     4     0     0
     3     0     0     4

邻接矩阵现在是:

>> full(adj)

ans =

     0     1     1     0
     1     0     0     1
     1     0     0     1
     0     1     1     0

查看上面的列表以及矩阵的填充方式,我们可以验证这是正确的。


注意事项 repelem

repelem 假设您有 MATLAB R2015a 或更高版本。如果你没有这个,你可以参考用户Divakar on a custom implementation of repelem here: Repeat copies of array elements: Run-length decoding in MATLAB

的这个答案

一种快速简单的技巧:

adjMat = zeros(size(A,1));
for ind = 1:size(A,1)
    % Flag 1 on each row 'ind' at the indices mentioned in col 2-5
    adjMat(ind, nonzeros(A(ind,2:end))) = 1;
end

既然你提到了使用最近邻搜索,那么邻接表很可能应该被完全填充以产生一个无向图,从这个意义上说,如果第 1 行有 20 个作为邻居,第 20 行很可能有 1 个邻居。

但是从技术上讲,这将产生一个邻接矩阵完全等同于邻接列表,假设没有任何内容。

示例:

对于邻接表

A = [1 2 3; 2 0 1; 3 1 4; 4 5 3; 5 4 0]

A =

 1     2     3
 2     0     1
 3     1     4
 4     5     3
 5     4     0

结果是:

adjMat =

 0     1     1     0     0
 1     0     0     0     0
 1     0     0     1     0
 0     0     1     0     1
 0     0     0     1     0

P.S. 要强制无向-ness,您可以简单地在for循环体中添加另一条语句:

adjMat(nonzeros(A(ind,2:end)),ind) = 1;

这将确保邻接矩阵是对称的,这是无向图的一个特征。