本文详细介绍了如何使用深度优先搜索（DFS）遍历图，并通过具体的C++代码实现了基于邻接表的DFS算法。文中首先定义了图的基本数据结构，包括邻接矩阵和邻接表，随后展示了如何构建这些数据结构并进行DFS遍历。此外，还提供了从邻接矩阵到邻接表的转换方法，以及输出顶点出度等实用功能。
问题及代码：
/*
*Copyright (c) 2016,烟台大学计算机学院
*All right reserved.
*文件名称：1.cpp
*作者：张相如
*完成日期：2016年11月17日
*版本号：v1.0
*问题描述：
深度优先(DFS)遍历序列*/graph.h：
#define MAXV 100 //最大顶点个数
#define INF 32767 //INF表示∞
typedef int InfoType;
//以下定义邻接矩阵类型
typedef struct
{
int no; //顶点编号
InfoType info; //顶点其他信息，在此存放带权图权值
} VertexType; //顶点类型
typedef struct //图的定义
{
int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵
int n,e; //顶点数，弧数
VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息
} MGraph; //图的邻接矩阵类型
//以下定义邻接表类型
typedef struct ANode //弧的结点结构类型
{
int adjvex; //该弧的终点位置
struct ANode *nextarc; //指向下一条弧的指针
InfoType info; //该弧的相关信息,这里用于存放权值
} ArcNode;
typedef int Vertex;
typedef struct Vnode //邻接表头结点的类型
{
Vertex data; //顶点信息
int count; //存放顶点入度,只在拓扑排序中用
ArcNode *firstarc; //指向第一条弧
} VNode;
typedef VNode AdjList[MAXV]; //AdjList是邻接表类型
typedef struct
{
AdjList adjlist; //邻接表
int n,e; //图中顶点数n和边数e
} ALGraph; //图的邻接表类型
//功能：由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组，构造出用邻接矩阵存储的图
//参数：Arr - 数组名，由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数，在此将参数Arr声明为一维数组名（指向int的指针）
// n - 矩阵的阶数
// g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构
void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g); //用普通数组构造图的邻接矩阵
void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&); //用普通数组构造图的邻接表
void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G);//将邻接矩阵g转换成邻接表G
void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g);//将邻接表G转换成邻接矩阵g
void DispMat(MGraph g);//输出邻接矩阵g
void DispAdj(ALGraph *G);//输出邻接表G
int OutDegree(ALGraph *G,int v);//返回图G中编号为v的顶点的出度
void OutDs(ALGraph *G);//输出图G中每个顶点的出度
void OutMaxDs(ALGraph *G);//输出图G中出度最大的一个顶点
void ZeroDs(ALGraph *G);//输出图G中出度为0的顶点数
bool Arc(ALGraph *G, int i,int j);//返回图G中是否存在边<i,j> graph.cpp：
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include"graph.h"
//功能：由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组，构造出用邻接矩阵存储的图
//参数：Arr - 数组名，由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数，在此将参数Arr声明为一维数组名（指向int的指针）
// n - 矩阵的阶数
// g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构
void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g)
{
int i,j,count=0; //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数
g.n=n;
for (i=0; i<g.n; i++)
for (j=0; j<g.n; j++)
{
g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j]，计算存储位置的功夫在此应用
if(g.edges[i][j]!=0)
count++;
}
g.e=count;
}
void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *& G) //用普通数组构造图的邻接表
{
int i,j,count=0; //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数
ArcNode *p;
G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph));
G->n=n;
for (i=0; i<n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值
G->adjlist[i].firstarc=NULL;
for (i=0; i<n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素
for (j=n-1; j>=0; j--)
if (Arr[i*n+j]!=0) //存在一条边，将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j]
{
p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p
p->adjvex=j;
p->info=Arr[i*n+j];
p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p
G->adjlist[i].firstarc=p;
}
G->e=count;
}
void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G)//将邻接矩阵g转换成邻接表G
{
int i,j;
ArcNode *p;
G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph));
for (i=0; i<g.n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值
G->adjlist[i].firstarc=NULL;
for (i=0; i<g.n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素
for (j=g.n-1; j>=0; j--)
if (g.edges[i][j]!=0) //存在一条边
{
p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p
p->adjvex=j;
p->info=g.edges[i][j];
p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p
G->adjlist[i].firstarc=p;
}
G->n=g.n;
G->e=g.e;
}
void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g)//将邻接表G转换成邻接矩阵g
{
int i,j;
ArcNode *p;
for (i=0; i<g.n; i++) //先初始化邻接矩阵
for (j=0; j<g.n; j++)
g.edges[i][j]=0;
for (i=0; i<G->n; i++) //根据邻接表，为邻接矩阵赋值
{
p=G->adjlist[i].firstarc;
while (p!=NULL)
{
g.edges[i][p->adjvex]=p->info;
p=p->nextarc;
}
}
g.n=G->n;
g.e=G->e;
}
void DispMat(MGraph g)//输出邻接矩阵g
{
int i,j;
for (i=0; i<g.n; i++)
{
for (j=0; j<g.n; j++)
if (g.edges[i][j]==INF)
printf("%3s","∞");
else
printf("%3d",g.edges[i][j]);
printf("\n");
}
}
void DispAdj(ALGraph *G)//输出邻接表G
{
int i;
ArcNode *p;
for (i=0; i<G->n; i++)
{
p=G->adjlist[i].firstarc;
printf("%3d: ",i);
while (p!=NULL)
{
printf("-->%d/%d ",p->adjvex,p->info);
p=p->nextarc;
}
printf("\n");
}
}
//返回图G中编号为v的顶点的出度
int OutDegree(ALGraph *G,int v)
{
ArcNode *p;
int n=0;
p=G->adjlist[v].firstarc;
while (p!=NULL)
{
n++;
p=p->nextarc;
}
return n;
}
//输出图G中每个顶点的出度
void OutDs(ALGraph *G)
{
int i;
for (i=0; i<G->n; i++)
printf(" 顶点%d:%d\n",i,OutDegree(G,i));
}
//输出图G中出度最大的一个顶点
void OutMaxDs(ALGraph *G)
{
int maxv=0,maxds=0,i,x;
for (i=0; i<G->n; i++)
{
x=OutDegree(G,i);
if (x>maxds)
{
maxds=x;
maxv=i;
}
}
printf("顶点%d，出度=%d\n",maxv,maxds);
}
//输出图G中出度为0的顶点数
void ZeroDs(ALGraph *G)
{
int i,x;
for (i=0; i<G->n; i++)
{
x=OutDegree(G,i);
if (x==0)
printf("%2d",i);
}
printf("\n");
}
//返回图G中是否存在边<i,j>
bool Arc(ALGraph *G, int i,int j)
{
ArcNode *p;
bool found = false;
p=G->adjlist[i].firstarc;
while (p!=NULL)
{
if(p->adjvex==j)
{
found = true;
break;
}
p=p->nextarc;
}
return found;
} main.cpp：
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "graph.h"
int visited[MAXV];
void DFS(ALGraph *G, int v)
{
ArcNode *p;
int w;
visited[v]=1;
printf("%d ", v);
p=G->adjlist[v].firstarc;
while (p!=NULL)
{
w=p->adjvex;
if (visited[w]==0)
DFS(G,w);
p=p->nextarc;
}
}
int main()
{
int i;
ALGraph *G;
int A[5][5]=
{
{0,1,0,1,0},
{1,0,1,0,0},
{0,1,0,1,1},
{1,0,1,0,1},
{0,0,1,1,0}
};
ArrayToList(A[0], 5, G);
for(i=0; i<MAXV; i++) visited[i]=0;
printf(" 由2开始深度遍历:");
DFS(G, 2);
printf("\n");
for(i=0; i<MAXV; i++) visited[i]=0;
printf(" 由0开始深度遍历:");
DFS(G, 0);
printf("\n");
return 0;
} 运行结果：
知识点总结：学习使用深度优先遍历
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