bo7-2.cpp

清化大学严老师的数据结构与算法源代码

 // bo7-2.cpp 图的邻接表存储(存储结构由c7-2.h定义)的基本操作(15个)
 int LocateVex(ALGraph G,VertexType 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
   int i;
   for(i=0;i<G.vexnum;++i)
     if(strcmp(u,G.vertices[i].data)==0)
       return i;
   return -1;
 }

 Status CreateGraph(ALGraph &G)
 { // 采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G(用一个函数构造4种图)
   int i,j,k;
   int w; // 权值
   VertexType va,vb;
   ArcNode *p;
   printf("请输入图的类型(有向图:0,有向网:1,无向图:2,无向网:3): ");
   scanf("%d",&G.kind);
   printf("请输入图的顶点数,边数: ");
   scanf("%d,%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
   printf("请输入%d个顶点的值(<%d个字符):\n",G.vexnum,MAX_NAME);
   for(i=0;i<G.vexnum;++i) // 构造顶点向量
   {
     scanf("%s",G.vertices[i].data);
     G.vertices[i].firstarc=NULL;
   }
   if(G.kind==1||G.kind==3) // 网
     printf("请顺序输入每条弧(边)的权值、弧尾和弧头(以空格作为间隔):\n");
   else // 图
     printf("请顺序输入每条弧(边)的弧尾和弧头(以空格作为间隔):\n");
   for(k=0;k<G.arcnum;++k) // 构造表结点链表
   {
     if(G.kind==1||G.kind==3) // 网
       scanf("%d%s%s",&w,va,vb);
     else // 图
       scanf("%s%s",va,vb);
     i=LocateVex(G,va); // 弧尾
     j=LocateVex(G,vb); // 弧头
     p=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
     p->adjvex=j;
     if(G.kind==1||G.kind==3) // 网
     {
       p->info=(int *)malloc(sizeof(int));
       *(p->info)=w;
     }
     else
       p->info=NULL; // 图
     p->nextarc=G.vertices[i].firstarc; // 插在表头
     G.vertices[i].firstarc=p;
     if(G.kind>=2) // 无向图或网,产生第二个表结点
     {
       p=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
       p->adjvex=i;
       if(G.kind==3) // 无向网
       {
         p->info=(int*)malloc(sizeof(int));
         *(p->info)=w;
       }
       else
         p->info=NULL; // 无向图
       p->nextarc=G.vertices[j].firstarc; // 插在表头
       G.vertices[j].firstarc=p;
     }
   }
   return OK;
 }

 void DestroyGraph(ALGraph &G)
 { // 初始条件: 图G存在。操作结果: 销毁图G
   int i;
   ArcNode *p,*q;
   G.vexnum=0;
   G.arcnum=0;
   for(i=0;i<G.vexnum;++i)
   {
     p=G.vertices[i].firstarc;
     while(p)
     {
       q=p->nextarc;
       if(G.kind%2) // 网
         free(p->info);
       free(p);
       p=q;
     }
   }
 }

 VertexType& GetVex(ALGraph G,int v)
 { // 初始条件: 图G存在,v是G中某个顶点的序号。操作结果: 返回v的值
   if(v>=G.vexnum||v<0)
     exit(ERROR);
   return G.vertices[v].data;
 }

 Status PutVex(ALGraph &G,VertexType v,VertexType value)
 { // 初始条件: 图G存在,v是G中某个顶点
   // 操作结果: 对v赋新值value
   int i;
   i=LocateVex(G,v);
   if(i>-1) // v是G的顶点
   {
     strcpy(G.vertices[i].data,value);
     return OK;
   }
   return ERROR;
 }

 int FirstAdjVex(ALGraph G,VertexType v)
 { // 初始条件: 图G存在,v是G中某个顶点
   // 操作结果: 返回v的第一个邻接顶点的序号。若顶点在G中没有邻接顶点,则返回-1
   ArcNode *p;
   int v1;
   v1=LocateVex(G,v); // v1为顶点v在图G中的序号
   p=G.vertices[v1].firstarc;
   if(p)
     return p->adjvex;
   else
     return -1;
 }

 int NextAdjVex(ALGraph G,VertexType v,VertexType w)
 { // 初始条件: 图G存在,v是G中某个顶点,w是v的邻接顶点
   // 操作结果: 返回v的(相对于w的)下一个邻接顶点的序号。
   //           若w是v的最后一个邻接点,则返回-1
   ArcNode *p;
   int v1,w1;
   v1=LocateVex(G,v); // v1为顶点v在图G中的序号
   w1=LocateVex(G,w); // w1为顶点w在图G中的序号
   p=G.vertices[v1].firstarc;
   while(p&&p->adjvex!=w1) // 指针p不空且所指表结点不是w
     p=p->nextarc;
   if(!p||!p->nextarc) // 没找到w或w是最后一个邻接点
     return -1;
   else // p->adjvex==w
     return p->nextarc->adjvex; // 返回v的(相对于w的)下一个邻接顶点的序号
 }

 void InsertVex(ALGraph &G,VertexType v)
 { // 初始条件: 图G存在,v和图中顶点有相同特征
   // 操作结果: 在图G中增添新顶点v(不增添与顶点相关的弧,留待InsertArc()去做)
   strcpy(G.vertices[G.vexnum].data,v); // 构造新顶点向量
   G.vertices[G.vexnum].firstarc=NULL;
   G.vexnum++; // 图G的顶点数加1
 }

 Status DeleteVex(ALGraph &G,VertexType v)
 { // 初始条件: 图G存在,v是G中某个顶点
   // 操作结果: 删除G中顶点v及其相关的弧
   int i,j;
   ArcNode *p,*q;
   j=LocateVex(G,v); // j是顶点v的序号
   if(j<0) // v不是图G的顶点
     return ERROR;
   p=G.vertices[j].firstarc; // 删除以v为出度的弧或边
   while(p)
   {
     q=p;
     p=p->nextarc;
     if(G.kind%2) // 网
       free(q->info);
     free(q);
     G.arcnum--; // 弧或边数减1
   }
   G.vexnum--; // 顶点数减1
   for(i=j;i<G.vexnum;i++) // 顶点v后面的顶点前移
     G.vertices[i]=G.vertices[i+1];
   for(i=0;i<G.vexnum;i++) // 删除以v为入度的弧或边且必要时修改表结点的顶点位置值
   {
     p=G.vertices[i].firstarc; // 指向第1条弧或边
     while(p) // 有弧
     {
       if(p->adjvex==j)
       {
         if(p==G.vertices[i].firstarc) // 待删结点是第1个结点
         {
           G.vertices[i].firstarc=p->nextarc;
           if(G.kind%2) // 网
             free(p->info);
           free(p);
           p=G.vertices[i].firstarc;
           if(G.kind<2) // 有向
             G.arcnum--; // 弧或边数减1
         }
         else
         {
           q->nextarc=p->nextarc;
           if(G.kind%2) // 网
             free(p->info);
           free(p);
           p=q->nextarc;
           if(G.kind<2) // 有向
             G.arcnum--; // 弧或边数减1
         }
       }
       else
       {
         if(p->adjvex>j)
           p->adjvex--; // 修改表结点的顶点位置值(序号)
         q=p;
         p=p->nextarc;
       }
     }
   }
   return OK;
 }

 Status InsertArc(ALGraph &G,VertexType v,VertexType w)
 { // 初始条件: 图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>
   ArcNode *p;
   int w1,i,j;
   i=LocateVex(G,v); // 弧尾或边的序号
   j=LocateVex(G,w); // 弧头或边的序号
   if(i<0||j<0)
     return ERROR;
   G.arcnum++; // 图G的弧或边的数目加1
   if(G.kind%2) // 网
   {
     printf("请输入弧(边)%s→%s的权值: ",v,w);
     scanf("%d",&w1);
   }
   p=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
   p->adjvex=j;
   if(G.kind%2) // 网
   {
     p->info=(int*)malloc(sizeof(int));
     *(p->info)=w1;
   }
   else
     p->info=NULL;
   p->nextarc=G.vertices[i].firstarc; // 插在表头
   G.vertices[i].firstarc=p;
   if(G.kind>=2) // 无向,生成另一个表结点
   {
     p=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
     p->adjvex=i;
     if(G.kind==3) // 无向网
     {
       p->info=(int*)malloc(sizeof(int));
       *(p->info)=w1;
     }
     else
       p->info=NULL;
     p->nextarc=G.vertices[j].firstarc; // 插在表头
     G.vertices[j].firstarc=p;
   }
   return OK;
 }

 Status DeleteArc(ALGraph &G,VertexType v,VertexType w)
 { // 初始条件: 图G存在,v和w是G中两个顶点
   // 操作结果: 在G中删除弧<v,w>,若G是无向的,则还删除对称弧<w,v>
   ArcNode *p,*q;
   int i,j;
   i=LocateVex(G,v); // i是顶点v(弧尾)的序号
   j=LocateVex(G,w); // j是顶点w(弧头)的序号
   if(i<0||j<0||i==j)
     return ERROR;
   p=G.vertices[i].firstarc; // p指向顶点v的第一条出弧
   while(p&&p->adjvex!=j) // p不空且所指之弧不是待删除弧<v,w>
   { // p指向下一条弧
     q=p;
     p=p->nextarc;
   }
   if(p&&p->adjvex==j) // 找到弧<v,w>
   {
     if(p==G.vertices[i].firstarc) // p所指是第1条弧
       G.vertices[i].firstarc=p->nextarc; // 指向下一条弧
     else
       q->nextarc=p->nextarc; // 指向下一条弧
     if(G.kind%2) // 网
       free(p->info);
     free(p); // 释放此结点
     G.arcnum--; // 弧或边数减1
   }
   if(G.kind>=2) // 无向,删除对称弧<w,v>
   {
     p=G.vertices[j].firstarc; // p指向顶点w的第一条出弧
     while(p&&p->adjvex!=i) // p不空且所指之弧不是待删除弧<w,v>
     { // p指向下一条弧
       q=p;
       p=p->nextarc;
     }
     if(p&&p->adjvex==i) // 找到弧<w,v>
     {
       if(p==G.vertices[j].firstarc) // p所指是第1条弧
         G.vertices[j].firstarc=p->nextarc; // 指向下一条弧
       else
         q->nextarc=p->nextarc; // 指向下一条弧
       if(G.kind==3) // 无向网
         free(p->info);
       free(p); // 释放此结点
     }
   }
   return OK;
 }

 Boolean visited[MAX_VERTEX_NUM]; // 访问标志数组(全局量)
 void(*VisitFunc)(char* v); // 函数变量(全局量)
 void DFS(ALGraph G,int v)
 { // 从第v个顶点出发递归地深度优先遍历图G。算法7.5
   int w;
   VertexType v1,w1;
   strcpy(v1,GetVex(G,v));
   visited[v]=TRUE; // 设置访问标志为TRUE(已访问)
   VisitFunc(G.vertices[v].data); // 访问第v个顶点
   for(w=FirstAdjVex(G,v1);w>=0;w=NextAdjVex(G,v1,strcpy(w1,GetVex(G,w))))
     if(!visited[w])
       DFS(G,w); // 对v的尚未访问的邻接点w递归调用DFS
 }

 void DFSTraverse(ALGraph G,void(*Visit)(char*))
 { // 对图G作深度优先遍历。算法7.4
   int v;
   VisitFunc=Visit; // 使用全局变量VisitFunc,使DFS不必设函数指针参数
   for(v=0;v<G.vexnum;v++)
     visited[v]=FALSE; // 访问标志数组初始化
   for(v=0;v<G.vexnum;v++)
     if(!visited[v])
       DFS(G,v); // 对尚未访问的顶点调用DFS
   printf("\n");
 }

 typedef int QElemType; // 队列类型
 #include"c3-2.h"
 #include"bo3-2.cpp"
 void BFSTraverse(ALGraph G,void(*Visit)(char*))
 {//按广度优先非递归遍历图G。使用辅助队列Q和访问标志数组visited。算法7.6
   int v,u,w;
   VertexType u1,w1;
   LinkQueue Q;
   for(v=0;v<G.vexnum;++v)
     visited[v]=FALSE; // 置初值
   InitQueue(Q); // 置空的辅助队列Q
   for(v=0;v<G.vexnum;v++) // 如果是连通图,只v=0就遍历全图
     if(!visited[v]) // v尚未访问
     {
       visited[v]=TRUE;
       Visit(G.vertices[v].data);
       EnQueue(Q,v); // v入队列
       while(!QueueEmpty(Q)) // 队列不空
       {
         DeQueue(Q,u); // 队头元素出队并置为u
         strcpy(u1,GetVex(G,u));
         for(w=FirstAdjVex(G,u1);w>=0;w=NextAdjVex(G,u1,strcpy(w1,GetVex(G,w))))
           if(!visited[w]) // w为u的尚未访问的邻接顶点
           {
             visited[w]=TRUE;
             Visit(G.vertices[w].data);
             EnQueue(Q,w); // w入队
           }
       }
     }
   printf("\n");
 }

 void Display(ALGraph G)
 { // 输出图的邻接矩阵G
   int i;
   ArcNode *p;
   switch(G.kind)
   {
     case DG: printf("有向图\n");
              break;
     case DN: printf("有向网\n");
              break;
     case AG: printf("无向图\n");
              break;
     case AN: printf("无向网\n");
   }
   printf("%d个顶点：\n",G.vexnum);
   for(i=0;i<G.vexnum;++i)
     printf("%s ",G.vertices[i].data);
   printf("\n%d条弧(边):\n",G.arcnum);
   for(i=0;i<G.vexnum;i++)
   {
     p=G.vertices[i].firstarc;
     while(p)
     {
       if(G.kind<=1) // 有向
       {
         printf("%s→%s ",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data);
         if(G.kind==DN) // 网
           printf(":%d ",*(p->info));
       }
       else // 无向(避免输出两次)
       {
         if(i<p->adjvex)
         {
           printf("%s－%s ",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data);
           if(G.kind==AN) // 网
             printf(":%d ",*(p->info));
         }
       }
       p=p->nextarc;
     }
     printf("\n");
   }
 }