第十二周图的广度优先遍历

最新推荐文章于 2024-01-24 23:26:41 发布

wly16885885

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分类专栏：数据结构项目文章标签：数据 c语言

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本文介绍了一种实现图的邻接矩阵与邻接表相互转换的方法，并提供了具体的C语言实现代码。文章详细解释了如何通过不同数据结构来表示图，并实现了图的广度优先遍历(BFS)。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

#ifndef BTREE_H_INCLUDED
#define BTREE_H_INCLUDED
/*   
*烟台大学计控学院    
*作    者：王力源   
*完成日期：2016年11月17日
*问题描述：图的广度遍历
*/
#endif // BTREE_H_INCLUDED
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "graph.h"

（1）graph.h
#ifndef BTREE_H_INCLUDED
#define BTREE_H_INCLUDED
#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
void DFS(ALGraph *G, int v);



#endif // BTREE_H_INCLUDED

（2）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");
    }
}

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;}运行结果：