graph.c

广工--数据结构的课程设计 郑纬民教授版 图的十字链表实现 图的邻接表实现

#include<graph.h>
#include<lq.c>
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 equalvex(ElemType a,ElemType b)
 { /* DeleteArc()、DeleteVex()和NextAdjVex()要调用的函数 */
   if(a.adjvex==b.adjvex)
     return OK;
   else
     return ERROR;
 }

void CreateGraph(ALGraph *G)
 { /* 采用邻接表存储结构，构造没有相关信息图或网G(用一个函数构造4种图) */
   int i,j,k,w; /* w是权值 */
   VertexType va,vb; /* 连接边或弧的2顶点 */
   ElemType e;
   printf("Please select a kind of Graph:\nDirected Graph----0\nDircted network---1\nUndirected Graph--2\nUndircted network-3\n");
   scanf("%d",&(*G).kind);
   while((*G).kind<0||(*G).kind>4){printf("ERROR!select again\n");scanf("%d",&(*G).kind);}
   printf("Input the vertex number:");
   scanf("%d",&(*G).vexnum);
   printf("Input the arc number:");
   scanf("%d",&(*G).arcnum);
   printf("Input the value of this %d vertex(each one must less than %d character):\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; /* 初始化与该顶点有关的出弧链表 */
   }
   if((*G).kind%2) /* 网 */
     {printf("Input the weight value,head ,tail for each arc(separated by a blink):\n");
      printf("For example, to creat the arc a->b with value 20, you should input : a b 20\n");
     }  
   else /* 图 */
    { printf("Input the tail and head for each arc((separated by a blink):\n");
      printf("For example, to creat the arc a->b, you should input : a b\n");}  
  for(k=0;k<(*G).arcnum;++k) /* 构造相关弧链表 */
   {
     if((*G).kind%2) /* 网 */
       scanf("%s%s%d",va,vb,&w);
     else /* 图 */
       scanf("%s%s",va,vb);
     i=LocateVex(*G,va); /* 弧尾 */
     j=LocateVex(*G,vb); /* 弧头 */
     e.info=NULL; /* 给待插表结点e赋值，图无权 */
     e.adjvex=j; /* 弧头 */
     if((*G).kind%2) /* 网 */
     {
       e.info=(int *)malloc(sizeof(int)); /* 动态生成存放权值的空间 */
       *(e.info)=w;
     }
     ListInsert(&(*G).vertices[i].firstarc,1,e); /* 插在第i个元素(出弧)的表头 */
     if((*G).kind>=2) /* 无向图或网，产生第2个表结点，并插在第j个元素(入弧)的表头 */
     {
       e.adjvex=i; /* e.info不变，不必再赋值 */
       ListInsert(&(*G).vertices[j].firstarc,1,e); /* 插在第j个元素的表头 */
     }
   }
 }

void Display(ALGraph G)
 { /* 输出图G */
   int i;
   LinkList p;
   if(G.vexnum==0) {printf("The graph is not exsit");getch();return;}
   switch(G.kind)
   {
     case DG: printf("Directed Graph\n");
	      break;
     case DN: printf("Dircted network\n");
	      break;
     case UDG:printf("Undirected Graph\n");
	      break;
     case UDN:printf("Undirected network\n");
   }
   printf("there are %d vertex in the graph:\n",G.vexnum);
   for(i=0;i<G.vexnum;++i)
     printf("%s ",G.vertices[i].data);
   printf("\nthere are %d arc in the graph:\n",G.arcnum);
   for(i=0;i<G.vexnum;i++)
   {
     p=G.vertices[i].firstarc;
     while(p)
     {
       if(G.kind<=1||i<p->data.adjvex) /* 有向或无向两次中的一次 */
       {
        printf("%s-->%s ",G.vertices[i].data,G.vertices[p->data.adjvex].data);	      
	      if(G.kind%2) /* 网 */
	      printf(":%d ",*(p->data.info));
	}
       p=p->nextarc;
     }
     printf("\n");
   }
 }

  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;
 }

 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,k;
   ElemType e;
   LinkList p,p1;
   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;
   i=ListLength((*G).vertices[j].firstarc); /* 以v为出度的弧或边数，在bo2-8.c中 */
   (*G).arcnum-=i; /* 边或弧数-i */
   if((*G).kind%2) /* 网 */
     while((*G).vertices[j].firstarc) /* 对应的弧或边链表不空 */
     {
       ListDelete(&(*G).vertices[j].firstarc,1,&e); /* 删除链表的第1个结点，并将值赋给e */
       free(e.info); /* 释放动态生成的权值空间 */
     }
   else /* 图 */
     DestroyList(&(*G).vertices[i].firstarc); /* 销毁弧或边链表，在bo2-8.c中 */
   (*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 */
   {
     e.adjvex=j;
     p=Point((*G).vertices[i].firstarc,e,equalvex,&p1); /* Point()在func2-1.c中 */
     if(p) /* 顶点i的邻接表上有v为入度的结点 */
     {
       if(p1) /* p1指向p所指结点的前驱 */
         p1->next=p->next; /* 从链表中删除p所指结点 */
       else /* p指向首元结点 */
         (*G).vertices[i].firstarc=p->next; /* 头指针指向下一结点 */
       if((*G).kind<2) /* 有向 */
       {
         (*G).arcnum--; /* 边或弧数-1 */
         if((*G).kind==1) /* 有向网 */
           free(p->data.info); /* 释放动态生成的权值空间 */
       }
       free(p); /* 释放v为入度的结点 */
     }
     for(k=j+1;k<=(*G).vexnum;k++) /* 对于adjvex域>j的结点，其序号-1 */
     {
       e.adjvex=k;
       p=Point((*G).vertices[i].firstarc,e,equalvex,&p1); /* Point()在func2-1.c中 */
       if(p)
         p->data.adjvex--; /* 序号-1(因为前移) */
     }
   }
   return OK;
 }

 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 */
   LinkList 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->data.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 */
   LinkList p,p1; /* p1在Point()中用作辅助指针，Point()在func2-1.c中 */
   ElemType e;
   int v1;
   v1=LocateVex(G,v); /* v1为顶点v在图G中的序号 */
   e.adjvex=LocateVex(G,w); /* e.adjvex为顶点w在图G中的序号 */
   p=Point(G.vertices[v1].firstarc,e,equalvex,&p1); /* p指向顶点v的链表中邻接顶点为w的结点 */
   if(!p||!p->next) /* 没找到w或w是最后一个邻接点 */
     return -1;
   else /* p->data.adjvex==w */
     return p->next->data.adjvex; /* 返回v的(相对于w的)下一个邻接顶点的序号 */
 }

 /* 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> */
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> */
   ElemType e;
   int 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 */
   e.adjvex=j;
   e.info=NULL; /* 初值 */
   if((*G).kind%2) /* 网 */
   {
     e.info=(int *)malloc(sizeof(int)); /* 动态生成存放权值的空间 */
     printf("请输入弧(边)%s→%s的权值: ",v,w);
     scanf("%d",e.info);
   }
   ListInsert(&(*G).vertices[i].firstarc,1,e); /* 将e插在弧尾的表头，在bo2-8.c中 */
   if((*G).kind>=2) /* 无向，生成另一个表结点 */
   {
     e.adjvex=i; /* e.info不变 */
     ListInsert(&(*G).vertices[j].firstarc,1,e); /* 将e插在弧头的表头 */
   }
   return OK;
 }

/* 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> */
 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> */
   int i,j;
   Status k;
   ElemType e;
   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;
   e.adjvex=j;
   k=DeleteElem(&(*G).vertices[i].firstarc,&e,equalvex); /* 在func2-1.c中 */
   if(k) /* 删除成功 */
   {
     (*G).arcnum--; /* 弧或边数减1 */
     if((*G).kind%2) /* 网 */
       free(e.info);
     if((*G).kind>=2) /* 无向，删除对称弧<w,v> */
     {
       e.adjvex=i;
       DeleteElem(&(*G).vertices[j].firstarc,&e,equalvex);
     }
     return OK;
   }
   else /* 没找到待删除的弧 */
     return ERROR;
 }


 void Visit(VertexType c)
  {
  	printf("%s",c);
  	}

 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;
   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,G.vertices[v].data);w>=0;w=NextAdjVex(G,G.vertices[v].data,G.vertices[w].data))
     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");
 }
 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;
   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 */
         for(w=FirstAdjVex(G,G.vertices[u].data);w>=0;w=NextAdjVex(G,G.vertices[u].data,G.vertices[w].data))
           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 DestroyGraph(ALGraph *G)
 { /* 初始条件：图G存在。操作结果：销毁图G */
   int i;
   ElemType e;
   for(i=0;i<(*G).vexnum;++i) /* 对于所有顶点 */
     if((*G).kind%2) /* 网 */
       while((*G).vertices[i].firstarc) /* 对应的弧或边链表不空 */
       {
	 ListDelete(&(*G).vertices[i].firstarc,1,&e); /* 删除链表的第1个结点，并将值赋给e */
	 if(e.adjvex>i) /* 顶点序号>i(保证动态生成的权值空间只释放1次) */
	   free(e.info);
       }
     else /* 图 */
       DestroyList(&(*G).vertices[i].firstarc); /* 销毁弧或边链表 */
   (*G).vexnum=0; /* 顶点数为0 */
   (*G).arcnum=0; /* 边或弧数为0 */
 }