【东华大学oj】邻接表：有权图获取边的权值

问题描述

目的：使用C++模板设计并逐步完善图的邻接表抽象数据类型（ADT）。

内容：（1）请参照图的邻接矩阵模板类原型，设计并逐步完善图的邻接表ADT。（由于该环境目前仅支持单文件的编译，故将所有内容都集中在一个源文件内。在实际的设计中，推荐将抽象类及对应的派生类分别放在单独的头文件中。）

（2）设计并实现一个算法，在已存在的有权图中取两端点为u和v的边上的权值。获取成功，返回true；否则返回false。图的存储结构采用邻接表。将其加入到ADT中。

注意：DG（有向图）, DN（有向网）, UDG（无向图）, UDN（无向网）

参考函数原型：

//对于有权图，取两端点为v1和v2的边上的权值。获取成功，返回true；否则，返回false 

template<class TypeOfVer, class TypeOfEdge>

bool adjlist_graph<TypeOfVer, TypeOfEdge>::GetWeight(int u, int v, int &w);

图的邻接表模板类原型参考如下：

/* 边表的结点定义 */

template<class TypeOfEdge>

struct edgeNode

{

    int data;

    TypeOfEdge weight;

    edgeNode<TypeOfEdge> *next;

    edgeNode(const int &d, edgeNode<TypeOfEdge> *ptr = NULL) //构造函数，用于构造其他结点（无权图） 

    //函数参数表中的形参允许有默认值，但是带默认值的参数需要放后面

    {

        next = ptr;

        data = d;

    }

    edgeNode(const int &d, const TypeOfEdge &w, edgeNode<TypeOfEdge> *ptr = NULL) //构造函数，用于构造其他结点（带权图） 

    //函数参数表中的形参允许有默认值，但是带默认值的参数需要放后面

    {

        next = ptr;

        data = d;

        weight = w;

    }

    int getData(){ return data;}  //取得结点的序号（顶点集） 

    TypeOfEdge getWeight(){ return weight;}  //取得边集中对应边的权值 

    void SetLink( edgeNode<TypeOfEdge> *link ){ next = link; }  //修改结点的next域 

    void SetData( int value ){ data = value; }   //修改结点的序号（顶点集） 

    void SetWeight(TypeOfEdge value ){ weight = value; }   //修改边集中对应边的权值   

};

//图的邻接表类

template<class TypeOfVer, class TypeOfEdge>

struct verNode

{

    TypeOfVer ver;

    edgeNode<TypeOfEdge> *head;

    

    verNode(edgeNode<TypeOfEdge> *h = NULL){head = h;} 

    TypeOfVer getVer(){ return ver;}  //取得结点值（顶点集） 

    edgeNode<TypeOfEdge> *getHead(){ return head;}  //取得对应的边表的头指针 

    void setVer(TypeOfVer value){ ver = value;}  //设置结点值（顶点集） 

    void setHead(edgeNode<TypeOfEdge> *value){ head = value;}  //设置对应的边表的头指针

};

template <class TypeOfVer, class TypeOfEdge>

class adjlist_graph{

    private:

       int Vers;           //顶点数 

       int Edges;          //边数 

       verNode<TypeOfVer,TypeOfEdge> *verList;

       

       string GraphKind;     //图的种类标志 

       

       bool Delete_Edge( int u, int v ); 

       bool DFS(int u, int &num, int visited[]); //DFS遍历（递归部分）

    public:

       adjlist_graph( const string &kd, int vSize, const TypeOfVer d[]); //构造函数构造一个只有结点没有边的图。 

       adjlist_graph( const string &kd, int vSize, int eSize, const TypeOfVer d[], int **e); 构造函数构造一个无权图。5个参数的含义：图的类型、结点数、边数、结点集和边集 

       adjlist_graph( const string &kd, int vSize, int eSize, const TypeOfVer d[], int **e, const TypeOfEdge w[]); //构造函数构造一个有权图。

       bool GraphisEmpty() { return Vers == 0; }  //判断图空否

       string GetGraphKind(){ return GraphKind; }

       bool GetVer(int u, TypeOfVer &data); //取得G中指定顶点的值 

       int GetFirstAdjVex(int u, int &v); //返回G中指定顶点u的第一个邻接顶点的位序（顶点集）。若顶点在G中没有邻接顶点，则返回-1

       int GetNextAdjVex(int u, int v, int &w); //返回G中指定顶点u的下一个邻接顶点（相对于v）的位序（顶点集）。若顶点在G中没有邻接顶点，则返回false

       bool PutVer(int u, TypeOfVer data); //对G中指定顶点赋值 

       bool InsertVer(const TypeOfVer &data); //往G中添加一个顶点 

       int LocateVer(TypeOfVer data); //返回G中指定顶点的位置 

       bool ExistEdge(int u, int v);

       bool PrintVer();  //输出顶点集 

       bool PrintAdjList();  //输出邻接矩阵 

       int GetVerNum(){ return Vers;}    //取得当前顶点数 

       int GetEdgeNum(){ return Edges;}  //取得当前边数 

       bool Insert_Edge(int u, int v); //无权图插入一条边

       bool Insert_Edge(int u, int v, TypeOfEdge w); //有权图插入一条边

       bool DeleteVer(const TypeOfVer &data); //往G中删除一个顶点 

       bool DeleteEdge( int u, int v ); //删除边 (外壳：有向（删除1条边）， 无向（删除2条边））

       void DFS_Traverse(int u); //DFS遍历（外壳部分）

       void BFS_Traverse(int u); //BFS遍历

       ~adjlist_graph(); //析构函数 

};

输入说明

建图的输入数据格式参见建图的算法说明。

第一行：图的类型

第二行：结点数

第三行：结点集

第四行：边数

第五行：边集

第六行：权集

第六行：邻接顶点1

第七行：邻接顶点2

输出说明

第一行：顶点集

第二行：邻接表

空行

第三行：true（false）

第四行：权值（true的情况）

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template<class TypeOfEdge>
struct edgeNode
{
    int data;
    TypeOfEdge weight;
    edgeNode<TypeOfEdge> *next;

    edgeNode(const int &d, const TypeOfEdge &w, edgeNode<TypeOfEdge> *ptr = nullptr)
    {
        data = d;
        weight = w;
        next = ptr;
    }
};

template<class TypeOfVer, class TypeOfEdge>
struct verNode
{
    TypeOfVer ver;
    edgeNode<TypeOfEdge> *head;

    verNode(edgeNode<TypeOfEdge> *h = nullptr)
    {
        head = h;
    }
};

template <class TypeOfVer, class TypeOfEdge>
class adjlist_graph
{
private:
    int Vers; // Number of vertices
    verNode<TypeOfVer,TypeOfEdge> *verList;
    string GraphKind;

public:
    adjlist_graph(const string &kd, int vSize, const TypeOfVer d[]) : Vers(vSize), GraphKind(kd)
    {
        verList = new verNode<TypeOfVer, TypeOfEdge>[Vers];
        for (int i = 0; i < Vers; ++i)
        {
            verList[i].ver = d[i];
        }
    }

    adjlist_graph(const string &kd, int vSize, int eSize, const TypeOfVer d[], int **e) : Vers(vSize), GraphKind(kd)
    {
        verList = new verNode<TypeOfVer, TypeOfEdge>[Vers];
        for (int i = 0; i < Vers; ++i)
        {
            verList[i].ver = d[i];
            verList[i].head = nullptr;
        }

        for (int i = 0; i < eSize; ++i)
        {
            int u = e[i][0];
            int v = e[i][1];
            edgeNode<TypeOfEdge> *newNode = new edgeNode<TypeOfEdge>(v, 0, verList[u].head);
            verList[u].head = newNode;

            newNode = new edgeNode<TypeOfEdge>(u, 0, verList[v].head);
            verList[v].head = newNode;
        }
    }

    adjlist_graph(const string &kd, int vSize, int eSize, const TypeOfVer d[], int **e, const TypeOfEdge w[]) : Vers(vSize), GraphKind(kd)
    {
        verList = new verNode<TypeOfVer, TypeOfEdge>[Vers];
        for (int i = 0; i < Vers; ++i)
        {
            verList[i].ver = d[i];
            verList[i].head = nullptr;
        }

        for (int k = 0; k < eSize; ++k)
        {
            int u = e[k][0];
            int v = e[k][1];
            TypeOfEdge weight = w[k];

            // 根据图的类型来区分有权图和无权图
            if (GraphKind == "DG" || GraphKind == "DN")
            {
                // 有向图或有向网
                edgeNode<TypeOfEdge> *newNode = new edgeNode<TypeOfEdge>(v, weight, verList[u].head);
                verList[u].head = newNode;
            }
            else
            {
                // 无向图或无向网，需要添加两条边
                edgeNode<TypeOfEdge> *newNode = new edgeNode<TypeOfEdge>(v, weight, verList[u].head);
                verList[u].head = newNode;

                newNode = new edgeNode<TypeOfEdge>(u, weight, verList[v].head);
                verList[v].head = newNode;
            }
        }
    }


    ~adjlist_graph()
    {
        for (int i = 0; i < Vers; ++i)
        {
            edgeNode<TypeOfEdge> *curr = verList[i].head;
            while (curr != nullptr)
            {
                edgeNode<TypeOfEdge> *temp = curr;
                curr = curr->next;
                delete temp;
            }
        }
        delete[] verList;
    }

    void printAdjList()
    {
        for (int i = 0; i < Vers; ++i)
        {
            cout << verList[i].ver;
            edgeNode<TypeOfEdge> *curr = verList[i].head;
            while (curr != nullptr)
            {
                cout << "->" << curr->data << "(" << curr->weight << ")";
                curr = curr->next;
            }
            cout << "->nullptr" << endl;
        }
    }

    bool PrintMatrix()
    {
        cout << GraphKind << endl;
        for (int i = 0; i < Vers; ++i)
        {
            cout << verList[i].ver;
            if (i != Vers - 1)
                cout << " ";
        }
        cout<<endl;
        return true;
    }
    bool GetWeight(int u, int v, TypeOfEdge &w);

};
template<class TypeOfVer, class TypeOfEdge>
bool adjlist_graph<TypeOfVer, TypeOfEdge>::GetWeight(int u, int v, TypeOfEdge &w)
{
    // 首先检查顶点是否有效
    if (u < 0 || u >= Vers || v < 0 || v >= Vers)
        return false;

    // 遍历顶点 u 的邻接表
    edgeNode<TypeOfEdge> *curr = verList[u].head;
    while (curr != nullptr)
    {
        if (curr->data == v)
        {
            w = curr->weight; // 找到边，将权值赋给 w
            return true;
        }
        curr = curr->next;
    }

    return false; // 没有找到与顶点 v 相连接的边
}
int main()
{
    string graphType;
    int n, m;
    cin >> graphType >> n;

    char *verArr = new char[n];
    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        cin >> verArr[i];
    }

    cin >> m;
    int **edgeArr = new int*[m];
    for (int i = 0; i < m; ++i)
    {
        edgeArr[i] = new int[2];
        cin >> edgeArr[i][0] >> edgeArr[i][1];
    }

    int *weightArr = new int[m];
    for (int i = 0; i < m; ++i)
    {
        cin >> weightArr[i];
    }

    int u, v;
    cin >> u >> v;

    adjlist_graph<char, int> graph(graphType, n, m, verArr, edgeArr, weightArr);

    // 输出顶点集和邻接表
    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        cout << verArr[i];
        if(i<n-1)cout<<" ";
    }
    cout<<endl<<n;
    cout  << endl;
    graph.printAdjList();
    cout << endl;

    // 获取边的权值

    int weight;
    bool success = graph.GetWeight(u, v, weight);

    // 输出结果
    if (success)
    {
        cout << "true" << endl;
        cout << weight << endl;
    }
    else
    {
        cout << "false" << endl;
    }

    // 释放动态内存
    delete[] verArr;
    for (int i = 0; i < m; ++i)
    {
        delete[] edgeArr[i];
    }
    delete[] edgeArr;
    delete[] weightArr;

    return 0;
}