C++判断双连通分图ART

本文介绍了一个用于寻找无向图中所有双连通分图的算法实现。该算法通过深度优先搜索(DFS)来确定图中的关键点,并输出包含这些关键点在内的双连通分图。代码使用 C++ 编写,适用于初学者了解双连通分图的基本概念及其实现。

余祥宣, 崔国华, 邹海明. 计算机算法基础.3版[M]. 华中科技大学出版社, 2006.
P179 算法7.11
程序的输入是一个名字为input.txt的文件,保存时注意编码格式再VS上运行的话要保存为ANSI编码,如果需要的话我可以上传一份
结点数 边数11
顶点1 顶点2

8 11
1 2
1 4
2 3
2 5
2 7
2 8
3 4
5 6
5 7
5 8
7 8

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<stack>
using namespace std;

#define MAX 11//
#define MAXCOST 1

int COST[MAX][MAX];
int DFN[MAX];
int L[MAX];
int num;
int n;
stack<int> s;

void ART(int u, int v)
{
    DFN[u] = num;
    L[u] = num;
    num++;
    int w;
    for (w = 1; w <= n; w++)
    {
        if (COST[u][w] == 0) 
            continue;

        if ((v != w) && (DFN[w] < DFN[u]))
        {
            s.push(u);
            s.push(w);
        }

        if (DFN[w] == 0)
        {
            ART(w, u);
            if (L[w] >= DFN[u])
            {
                cout << "双连通分图\n";
                int y;
                int x;
                do
                {
                    y = s.top(); s.pop();
                    x = s.top(); s.pop();
                    cout << "(" << x << "," << y << ")";
                } while (!((x == u&&y == w) || (x == w&&y == u)));
                cout << endl;
            }

            if (L[u] > L[w])
                L[u] = L[w];
        }
        else if (w != v)
        {
            if (L[u] > DFN[w])
                L[u] = DFN[w];
        }


    }
}

int main()
{
    int e;
    int i, j, k;
    ifstream in("input.txt");
    in >>n >>e;
    for (i = 0; i <= n; i++)
    {
        for (j = 0; j <= n; j++)
        {
            COST[i][j] = 0;
        }
        DFN[i] = 0;
    }

    for (int k = 1; k <= e; k++)
    {
        in >> i >> j;
        COST[i][j] = MAXCOST;
        COST[j][i] = MAXCOST;
    }

    num = 1;
    int u=1, v=1;
    ART(u,v);

    cout << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果
C++判断双连通分图ART运行结果1
C++判断双连通分图ART运行结果2

#ifndef MGraph_H #define MGraph_H #include using namespace std; const int MaxSize = 10; // 中最多顶点个数 // 全局访问标记数组(由于是模板无法封装进类内部而不增加复杂性) extern int visited[MaxSize]; template class MGraph { public: MGraph(DataType a[], int n, int e); // 构造函数 ~MGraph() {} // 析构函数为空 void DFSTraverse(int v); // 深度优先遍历 void BFSTraverse(int v); // 广度优先遍历 private: DataType vertex[MaxSize]; // 顶点数组 int arc[MaxSize][MaxSize]; // 邻接矩阵 int vertexNum, arcNum; // 顶点数和边数 }; // 必须在头文件中实现模板函数(C++98 规则) // 构造函数 template MGraph::MGraph(DataType a[], int n, int e) { vertexNum = n; arcNum = e; // 初始化顶点 for (int i = 0; i < vertexNum; ++i) vertex[i] = a[i]; // 初始化邻接矩阵为 0 for (int i = 0; i < vertexNum; ++i) for (int j = 0; j < vertexNum; ++j) arc[i][j] = 0; // 输入边 for (int k = 0; k < arcNum; ++k) { int i, j; cout << “请输入第” << k+1 << “条边的两个顶点序号 (0-” << vertexNum-1 << "): "; cin >> i >> j; // 简单合法性检查 if (i >= 0 && i < vertexNum && j >= 0 && j < vertexNum && i != j) { arc[i][j] = 1; arc[j][i] = 1; // 无向对称 } else { cout << “无效输入,重新输入!” << endl; --k; // 重试本次输入 } } } // 深度优先遍历 template void MGraph::DFSTraverse(int v) { cout << vertex[v]; visited[v] = 1; for (int j = 0; j < vertexNum; ++j) { if (arc[v][j] == 1 && !visited[j]) { DFSTraverse(j); } } } // 广度优先遍历 template void MGraph::BFSTraverse(int v) { int Q[MaxSize]; int front = -1, rear = -1; cout << vertex[v]; visited[v] = 1; Q[++rear] = v; while (front != rear) { v = Q[++front]; // 出队 for (int j = 0; j < vertexNum; ++j) { if (arc[v][j] == 1 && !visited[j]) { cout << vertex[j]; visited[j] = 1; Q[++rear] = j; } } } } #endif // MGraph_H #include “MGraph.h” // 定义全局 visited 数组 int visited[MaxSize] = {0}; int main() { char ch[] = {‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’}; // 5 个顶点 MGraph MG(ch, 5, 6); // 创建有 5 个顶点、6 条边的 // 深度优先遍历 cout << “深度优先遍历序列是:”; for (int i = 0; i < MaxSize; ++i) visited[i] = 0; // 重置访问标志 MG.DFSTraverse(0); cout << endl; // 广度优先遍历 cout << “广度优先遍历序列是:”; for (int i = 0; i < MaxSize; ++i) visited[i] = 0; // 重置访问标志 MG.BFSTraverse(0); cout << endl; return 0; } 以上述代码为模板,修改代码实现以下要求: 1、的存储 (1)采用邻接矩阵的形式构建 2、的遍历 (1)在邻接矩阵的存储结构上实现深度优先遍历算法和广度优先遍历算法 (2)按字典序对各个顶点排序,从最小顶点开始遍历,输出遍历序列 (3)深度优先遍历和广度优先遍历均要实现,有向和无向均需要测试。 3、判断是否连通,如不连通,输出其连通量个数。 4、修改: D x y从原中删除连接x,y节点的边。在连通中删除边,并追踪连通性的变化 I x y从原中增加连接x,y节点的边。在非连通中插入边,并追踪连通性的变化 测试的时候把自己构造的画出来
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