【C语言】图的邻接表——超详细解析

图的邻接表

我们重点分析一下无向图

邻接表
我们如何将图中所有顶点和边建立起联系?
在这里插入图片描述
1.我们发现,V0这个顶点与V1和V3相连,通过右边的邻接表可以看到会出现一个以 V0为头结点的单链表,后面连接的元素就是V1和V3 在顶点数组中的下标
2.这里解释下顶点数组 ,我们事先定义一个数组,用于存放所有的顶点{V0,V1,V2,V3,V4},后期就可以通过下标去找到顶点(每个单链表的头结点)进行 遍历操作

代码实现

step1.创建邻接表的结构体

在这里插入图片描述

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MaxV 20
//创建邻接表的结构体
typedef struct ArcNode {//边结点
	int adjvex;//该边所指向的顶点在数组中的位置
	struct ArcNode* nextarc;//指向下一条边的指针
}ArcNode;

typedef struct VNode {//顶点信息(顶点作为每个单链表的表头结点)
	int data;
	ArcNode* firstarc;//指向第一条依附该顶点的边的指针
}AdjList[MaxV];
typedef struct {
	AdjList vertices;
	int vexnum, arcnum;//图的当前顶点数和边数
	int kind;//f分成无向图和有向图
}ALGraph;

step2.初始化邻接表

1.首先给出顶点数边数
2.对于每条边,都会关联两个顶点,所以接下里输入被关联的两个顶点
3.通过输入的顶点调用LocateVex函数来找到这两个顶点在顶点数组中的下标
4.创建新结点,采用头插法插入到以每个顶点为头结点的单链表中
5.此处的kind如果为0,那就是无向图,否则均为有向图

void InitALGraph(ALGraph* G,int vexnum,int arcnum) {//顶点个数和边数
	G->vexnum = vexnum;
	G->arcnum = arcnum;
	for (int i = 0; i < G->vexnum; i++) {//给顶点赋值,建立表头结点
		scanf("%d" ,& G->vertices[i].data);
		G->vertices[i].firstarc = NULL;
	}
	for (int k = 0; k < G->arcnum; k++) {
		int v1 = 0;//每条边关联两个顶点
		int v2 = 0;
		scanf("%d%d", &v1, &v2);
		int i = LocateVex(G, v1);
		int j = LocateVex(G, v2);//(i,j)即为对应顶点在vertices数组中的位置
		ArcNode* newNode1 = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
		newNode1->adjvex = j;
		newNode1->nextarc = G->vertices[i].firstarc;//头插法
		G->vertices[i].firstarc = newNode1;
		//对称
		if (G->kind == 0) {//无向图
			ArcNode* newNode2 = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
			newNode2->adjvex = i;
			newNode2->nextarc = G->vertices[j].firstarc;//头插法
			G->vertices[j].firstarc = newNode2;
		}
	}
}

step3.实现LocateVex函数

int LocateVex(ALGraph* G, int u)
{
	/* 初始条件: 图G存在,u和G中顶点有相同特征*/
	/* 操作结果: 若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1 */
	for (int i = 0; i < G->vexnum; ++i) {
		if (u == G->vertices[i].data) {
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

step4.写出打印函数,测试是否正确

void printALGraph(ALGraph* G) {
	int v = 0;
	for (v = 0; v < G->vexnum; v++) {//遍历所有的顶点,分别遍历每个顶点的单链表
		printf("%d ", G->vertices[v].data);
		ArcNode* p;
		for (p = G->vertices[v].firstarc; p; p = p->nextarc) {
			printf("%d ", G->vertices[p->adjvex].data);
		}
		printf("\n");
	}
}

step5.main函数

int main() {          
	int vexnum;
	int arcnum;
	ALGraph* G = (ALGraph*)malloc(sizeof(ALGraph));
	scanf("%d%d", &vexnum, &arcnum);
	int kind = 0;
	scanf("%d", &kind);
	G->kind = kind;
	InitALGraph(G, vexnum, arcnum);
	printf("===========\n");
	printALGraph(G);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
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后面连接顺序不完全一样是输入顺序导致的,但不想影响最后结果,测试是成功
5个顶点,6条边
0表示无向图
0 1 2 3 4表示顶点信息
0 3表示0和3有一条关联边,下面以此类推

在这里插入图片描述
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完整代码如下

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MaxV 20
//创建邻接表的结构体
typedef struct ArcNode {//边结点
	int adjvex;//该边所指向的顶点在数组中的位置
	struct ArcNode* nextarc;//指向下一条边的指针
}ArcNode;

typedef struct VNode {//顶点信息(顶点作为每个单链表的表头结点)
	int data;
	ArcNode* firstarc;//指向第一条依附该顶点的边的指针
}AdjList[MaxV];
typedef struct {
	AdjList vertices;
	int vexnum, arcnum;//图的当前顶点数和边数
	int kind;//f分成无向图和有向图
}ALGraph;

int LocateVex(ALGraph* G, int u)
{
	/* 初始条件: 图G存在,u和G中顶点有相同特征*/
	/* 操作结果: 若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1 */
	for (int i = 0; i < G->vexnum; ++i) {
		if (u == G->vertices[i].data) {
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

void InitALGraph(ALGraph* G,int vexnum,int arcnum) {//顶点个数和边数
	G->vexnum = vexnum;
	G->arcnum = arcnum;
	for (int i = 0; i < G->vexnum; i++) {//给顶点赋值,建立表头结点
		scanf("%d" ,& G->vertices[i].data);
		G->vertices[i].firstarc = NULL;
	}
	for (int k = 0; k < G->arcnum; k++) {
		int v1 = 0;//每条边关联两个顶点
		int v2 = 0;
		scanf("%d%d", &v1, &v2);
		int i = LocateVex(G, v1);
		int j = LocateVex(G, v2);//(i,j)即为对应顶点在vertices数组中的位置
		ArcNode* newNode1 = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
		newNode1->adjvex = j;
		newNode1->nextarc = G->vertices[i].firstarc;//头插法
		G->vertices[i].firstarc = newNode1;
		//对称
		if (G->kind == 0) {//无向图
			ArcNode* newNode2 = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
			newNode2->adjvex = i;
			newNode2->nextarc = G->vertices[j].firstarc;//头插法
			G->vertices[j].firstarc = newNode2;
		}
	}
}

void printALGraph(ALGraph* G) {
	int v = 0;
	for (v = 0; v < G->vexnum; v++) {//遍历所有的顶点,分别遍历每个顶点的单链表
		printf("%d ", G->vertices[v].data);
		ArcNode* p;
		for (p = G->vertices[v].firstarc; p; p = p->nextarc) {
			printf("%d ", G->vertices[p->adjvex].data);
		}
		printf("\n");
	}
}

int main() {          
	int vexnum;
	int arcnum;
	ALGraph* G = (ALGraph*)malloc(sizeof(ALGraph));
	scanf("%d%d", &vexnum, &arcnum);
	int kind = 0;
	scanf("%d", &kind);
	G->kind = kind;
	InitALGraph(G, vexnum, arcnum);
	printf("===========\n");
	printALGraph(G);
	return 0;
}

有些东西看起来很复杂,但仔细一想,不过都是我们学过的东西,需要你耐心发现!!!

邻接表是一种常见的的存储结构,用于表示中节点之间的关系。在无向网中,每个节点可以连接多个相邻节点,并且每条边都有权重。下面是C语言邻接表建立无向网的代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_VERTEX_NUM 100 // 最大节点数 #define INF 32767 // 无限大 // 边的结构体 typedef struct ArcNode { int adjvex; // 相邻节点的编号 int weight; // 权重 struct ArcNode *next; // 指向下一条边的指针 } ArcNode; // 节点的结构体 typedef struct VertexNode { char data; // 节点的数据 ArcNode *first; // 指向第一条边的指针 } VertexNode; // 的结构体 typedef struct { VertexNode adjList[MAX_VERTEX_NUM]; // 存储节点的数组 int vexNum, arcNum; // 节点数和边数 } Graph; // 初始化 void initGraph(Graph *g) { int i; for (i = 0; i < MAX_VERTEX_NUM; i++) { g->adjList[i].data = ' '; g->adjList[i].first = NULL; } g->vexNum = g->arcNum = 0; } // 添加节点 void addVertex(Graph *g, char data) { g->adjList[g->vexNum].data = data; g->vexNum++; } // 添加边 void addArc(Graph *g, int v, int w, int weight) { ArcNode *p = (ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); p->adjvex = w; p->weight = weight; p->next = g->adjList[v].first; g->adjList[v].first = p; // 无向需要添加相反方向的边 ArcNode *q = (ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); q->adjvex = v; q->weight = weight; q->next = g->adjList[w].first; g->adjList[w].first = q; g->arcNum++; } // 打印邻接表 void printGraph(Graph *g) { int i; ArcNode *p; printf("Graph:\n"); for (i = 0; i < g->vexNum; i++) { printf("%c -> ", g->adjList[i].data); p = g->adjList[i].first; while (p != NULL) { printf("%c(%d) ", g->adjList[p->adjvex].data, p->weight); p = p->next; } printf("\n"); } } int main() { Graph g; initGraph(&g); addVertex(&g, 'A'); addVertex(&g, 'B'); addVertex(&g, 'C'); addVertex(&g, 'D'); addVertex(&g, 'E'); addArc(&g, 0, 1, 3); addArc(&g, 0, 2, 2); addArc(&g, 1, 2, 4); addArc(&g, 1, 3, 5); addArc(&g, 1, 4, 6); addArc(&g, 2, 3, 7); addArc(&g, 3, 4, 8); printGraph(&g); return 0; } ``` 在这个示例中,我们首先定义了边和节点的结构体,然后定义了的结构体,包含一个邻接表数组,以及节点数和边数。然后我们实现了初始化、添加节点、添加边、打印邻接表等函数。在添加边的时候,我们需要添加相反方向的边,因为无向的边是双向的。最后我们创建了一个示例,并打印了它的邻接表
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