图是一种复杂的数据结构，用于表示多对多的关系。它由一组顶点（或节点）以及连接这些顶点的边（或弧）组成。在计算机科学中，图常用于表示网络，如社交网络、通信网络和交通网络等。图可以是有向的（边有方向）或无向的（边没有方向），可以是加权的（边有权值）或非加权的。本文将介绍两种常见的图表示方法：邻接矩阵和邻接表，并通过C#语言的例子来演示它们的使用。

邻接矩阵

邻接矩阵是表示图的一种方法，其中矩阵的每个元素表示顶点之间的关系。对于无向图，邻接矩阵是对称的；对于有向图，则不一定。在邻接矩阵中，如果顶点i和顶点j之间有边相连，则矩阵的(i, j)位置为1（或边的权重，如果是加权图），否则为0。

例子1：无向非加权图的邻接矩阵

考虑一个无向非加权图，有4个顶点，边如下：

C#
1 -- 2
|  /
| /
3 -- 4

该图的邻接矩阵表示为：

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

在图论中，图可以根据边的特性被分为不同的类型。加权图和非加权图是两种常见的图类型，它们在算法设计和数据结构的应用中扮演着重要的角色。

非加权图

非加权图是一种简单的图，其中所有的边都是没有权重的，或者可以认为每条边的权重都是相同的。在非加权图中，边仅仅表示节点之间的连接关系，而不提供其他的信息。非加权图常用于表示是否存在某种关系，比如社交网络中的朋友关系或计算机网络中的连接。

示例

考虑一个简单的社交网络，其中节点代表个人，边代表他们之间的朋友关系。

XML
Alice -- Bob
  | \
  |  Charlie
  |
Dave

在这个非加权图示例中，Alice、Bob、Charlie和Dave是网络中的个人，边表示他们之间的朋友关系。

加权图

加权图是图的另一种形式，它的边附带了权重信息。权重可以表示边的长度、成本、时间或任何其他的度量标准。加权图在多种场景中都有应用，如路径规划、网络流量分析和最小生成树等问题。

图是一种复杂的数据结构，它由一组节点和连接这些节点的边组成。在编程和算法设计中，图可以用来表示网络、社交关系、地图等多种结构。图主要分为两类：有向图和无向图。

无向图

无向图是图的一种，其中边没有方向。在无向图中，边是双向的，这意味着如果存在一条边连接两个节点A和B，那么从A到B和从B到A都是可以的。无向图通常用于表示双向关系，例如社交网络中的朋友关系。

示例

考虑一个社交网络，其中的节点代表人，边代表他们之间的朋友关系。如果Alice和Bob是朋友，那么我们可以在Alice和Bob之间画一条边。

XML
Alice — Bob
  | \
  |  Charlie
  |
Dave

在这个例子中，Alice与Bob、Charlie和Dave是朋友，而Bob与Alice是朋友，Charlie与Alice是朋友，Dave与Alice是朋友。

有向图

有向图是图的另一种形式，其中每条边都有一个方向。在有向图中，如果存在一条从节点A指向节点B的边，那么这并不意味着存在从节点B指向节点A的边。有向图经常用于表示具有方向性的关系，例如网页之间的链接关系。

示例

考虑一个任务管理系统，其中的节点代表任务，边代表任务之间的依赖关系。如果任务A依赖于任务B的完成，那么我们可以画一条从任务B指向任务A的边。

XML
TaskB → TaskA
  ↓
TaskC

在这个例子中，TaskA依赖于TaskB的完成，而TaskC也依赖于TaskB的完成。但这并不意味着TaskA依赖于TaskC或者TaskC依赖于TaskA。

C#中的图表示

在C#中，我们可以使用多种方式来表示图。下面是一个简单的无向图和有向图的表示方法。

在计算机科学中，图的遍历是访问图中每个顶点的过程，并尝试按照特定的顺序进行。图的遍历算法主要有两种：深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）。这两种算法在解决如路径查找、网络爬虫、社交网络分析等问题时都非常有用。

深度优先搜索（DFS）

深度优先搜索（DFS）是一种用于遍历或搜索树或图的算法。它沿着一个分支深入到不能再深入为止，然后回溯到上一个分叉点，可能会继续深入另一分支。这个过程一直持续到所有的顶点都被访问过为止。

DFS 算法步骤

1. 从一个顶点开始，将其标记为已访问。
2. 访问该顶点的一个邻接顶点，如果它未被访问，则递归地对其执行DFS。
3. 重复步骤2，直到所有顶点都被访问。

DFS 示例代码

C#
using System;
using System.Collections.Generic;

class Graph {
    private int _V; // 顶点的数量
    private List<int>[] _adj; // 邻接表

    public Graph(int V) {
        _adj = new List<int>[V];
        for (int i = 0; i < _adj.Length; i++) {
            _adj[i] = new List<int>();
        }
        _V = V;
    }

    // 添加边
    public void AddEdge(int v, int w) {
        _adj[v].Add(w); // 将w添加到v的列表中
    }

    // 深度优先搜索
    public void DFS(int v) {
        bool[] visited = new bool[_V];
        DFSUtil(v, visited);
    }

    // DFS的辅助函数
    private void DFSUtil(int v, bool[] visited) {
        visited[v] = true;
        Console.Write(v + " ");

        List<int> vList = _adj[v];
        foreach (var n in vList) {
            if (!visited[n]) {
                DFSUtil(n, visited);
            }
        }
    }
}

// 使用Graph类
class Program {
    static void Main(string[] args) {
        Graph g = new Graph(4);

        g.AddEdge(0, 1);
        g.AddEdge(0, 2);
        g.AddEdge(1, 2);
        g.AddEdge(2, 0);
        g.AddEdge(2, 3);
        g.AddEdge(3, 3);

        Console.WriteLine("以下是从顶点2开始的深度优先遍历");
        g.DFS(2);
    }
}

输出:

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2. 数据类型丰富：支持字符串、数字、布尔值、列表、字典等
3. 跨平台兼容：在Windows、Linux、macOS下都能正常工作
4. 易于维护：结构清晰，便于版本控制和团队协作

💡 解决方案

🏗️ 配置文件结构设计

一个良好的JSON配置文件应该具备以下特征：

JSON
{
    "app_info": {
        "name": "MyPythonApp",
        "version": "1.0.0",
        "author": "Developer"
    },
    "database": {
        "host": "localhost",
        "port": 3306,
        "username": "root",
        "password": "password123",
        "database_name": "myapp_db"
    },
    "logging": {
        "level": "INFO",
        "file_path": "logs/app.log",
        "max_size": "10MB",
        "backup_count": 5
    },
    "features": {
        "auto_save": true,
        "theme": "dark",
        "language": "zh-CN",
        "plugins": ["plugin1", "plugin2"]
    }
}

🔧 基础读写操作

读取JSON配置文件

Python
import json
import os
from pathlib import Path

def load_config(config_path='config.json'):
    """
    加载JSON配置文件
    
    Args:
        config_path: 配置文件路径
        
    Returns:
        dict: 配置数据字典
    """
    try:
        # 检查文件是否存在
        if not os.path.exists(config_path):
            raise FileNotFoundError(f"配置文件 {config_path} 不存在")
        
        # 读取配置文件
        with open(config_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
            config = json.load(file)
            
        print(f"✅ 成功加载配置文件: {config_path}")
        return config
        
    except json.JSONDecodeError as e:
        print(f"❌ JSON格式错误: {e}")
        return None
    except Exception as e:
        print(f"❌ 读取配置文件失败: {e}")
        return None

# 使用示例
config = load_config()
if config:
    print(f"应用名称: {config['app_info']['name']}")
    print(f"数据库主机: {config['database']['host']}")