第十一周项目三——图遍历算法实现

本文详细介绍了图遍历算法中的深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS),通过具体示例展示了两种算法的实现过程及遍历序列。重点对比了DFS与BFS的不同之处。

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*Copyright(c)2017,烟台大学计算机与控制工程学院                            
*All rights reservrd.                               
*作者:刘文平                            
*完成时间:2017年11月9日                            
*版本号:v1.0                            
*问题描述:实现图遍历算法,分别输出如下图结构的深度优先(DFS)遍历序列和广度优先遍历(BFS)序列。   
*问题输入:无
*问题输出:见截图
graph.h && graph.cpp 
main.cpp
DFS:
#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;
}
BFS:
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "graph.h"

void BFS(ALGraph *G, int v)
{
    ArcNode *p;
    int w,i;
    int queue[MAXV],front=0,rear=0; //定义循环队列
    int visited[MAXV];     //定义存放节点的访问标志的数组
    for (i=0; i<G->n; i++) visited[i]=0; //访问标志数组初始化
    printf("%2d",v);            //输出被访问顶点的编号
    visited[v]=1;                       //置已访问标记
    rear=(rear+1)%MAXV;
    queue[rear]=v;              //v进队
    while (front!=rear)         //若队列不空时循环
    {
        front=(front+1)%MAXV;
        w=queue[front];             //出队并赋给w
        p=G->adjlist[w].firstarc;   //找w的第一个的邻接点
        while (p!=NULL)
        {
            if (visited[p->adjvex]==0)
            {
                printf("%2d",p->adjvex); //访问之
                visited[p->adjvex]=1;
                rear=(rear+1)%MAXV; //该顶点进队
                queue[rear]=p->adjvex;
            }
            p=p->nextarc;       //找下一个邻接顶点
        }
    }
    printf("\n");
}


int main()
{
    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);

    printf(" 由2开始广度遍历:");
    BFS(G, 2);

    printf(" 由0开始广度遍历:");
    BFS(G, 0);
    return 0;
}
知识点总结:
深度遍历是从图中的某个初始点出发,首先访问初始点,然后选择一个与顶点相邻且没被访问过的顶点w,再以w为初始点,以此类推直到所有的顶点被访问完为止,广度遍历是将首先访问初始点,然后将初始点所有的相邻的顶点访问一遍,直到所有顶点被访问完毕。
学习心得:
注意DFS和BFS的区别
注意深度遍历和广度遍历的差别。

2. 系统设计 1.用到的抽象数据类型的定义 的抽象数据类型定义: ADT Graph{ 数据对象V:V是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集 数据关系R: R={VR} VR={<v,w>|v,w∈V且P(v,w),<v,w>表示从v到w的弧, 谓词P(v,w)定义了弧<v,w>的意义或信息} 基本操作P: CreatGraph(&G,V,VR) 初始条件:V是的顶点集,VR是中弧的集合 操作结果:按V和VR的定义构造G DestroyGraph(&G) 初始条件:G存在 操作结果:销毁G InsertVex(&G,v) 初始条件:G存在,v和中顶点有相同特征 操作结果:在G中增添新顶点v …… InsertArc(&G,v,w) 初始条件:G存在,v和w是G中两个顶点 操作结果:在G中增添弧<v,w>,若G是无向的则还增添对称弧<w,v> …… DFSTraverse(G,Visit()) 初始条件:G存在,Visit是顶点的应用函数 操作结果:对进行深度优先历,在历过程中对每个顶点调用函数Visit一次且仅一次。一旦Visit()失败,则操作失败 BFSTraverse(G,Visit()) 初始条件:G存在,Visit是顶点的应用函数 操作结果:对进行广度优先历,在历过程中对每个顶点调用函数Visit一次且仅一次。一旦Visit()失败,则操作失败 }ADT Graph 栈的抽象数据类型定义: ADT Stack{ 数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…,n,n≥0} 数据关系:R1={<ai-1,ai>|ai-1,ai∈D,i=2,…,n} 约定an端为栈顶,ai端为栈底 基本操作: InitStack(&S) 操作结果:构造一个空栈S DestroyStack(&S) 初始条件:栈S已存在 操作结果:将S清为空栈 StackEmpty(S) 初始条件:栈S已存在 操作结果:若栈S为空栈,则返回TRUE,否则FALSE …… Push(&S,e) 初始条件:栈S已存在 操作结果:插入元素e为新的栈顶元素 Pop(&S,&e) 初始条件:栈S已存在且非空 操作结果:删除S的栈顶元素,并用e返回其值 StackTraverse(S,visit()) 初始条件:栈S已存在且非空 操作结果:从栈底到栈顶依次对S的每个数据元素调用函数visit(),一旦visit()失败,则操作失效 }ADT Stack 队列的抽象数据类型定义: ADT Queue{ 数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…,n,n≥0} 数据关系:Rl={<ai-1,ai>|ai-1,ai∈D,i=2,…,n} 约定其中ai端为队列头,an端为队列尾。 基本操作: InitQueue(&Q) 操作结果:构造一个空队列Q DestroyQueue(&Q) 初始条件:队列Q已存在 操作结果:队列Q被销毁,不再存在 QueueEmpty(Q) 初始条件:队列Q已存在 操作结果:若Q为空队列,则返回TRUE,否则FALSE …… EnQueue(&Q,e) 初始条件:队列Q已存在 操作结果:插入元素e为Q的新的队尾元素 DeQueue(&Q,&e) 初始条件:Q为非空队列 操作结果:删除Q的队头元素,并用e返回其值 }ADT Queue 2.主程序的流程: 调用CreateDN函数创建的邻接表G; 调用PrintDN函数输出邻接表G; 调用DFSTraverse函数深度优先; 调用BFSTraverse函数广度优先
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