图的广度优先遍历的C语言程序(有头文件的)
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发布时间：2022-04-30 00:11
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时间：2022-06-26 22:08
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");
}
}
// c7-2.h 图的邻接表存储表示
#define MAX_VERTEX_NUM 20
enum GraphKind{DG,DN,AG,AN}; // {有向图,有向网,无向图,无向网}
struct ArcNode
{
int adjvex; // 该弧所指向的顶点的位置
ArcNode *nextarc; // 指向下一条弧的指针
InfoType *info; // 网的权值指针
}; // 表结点
typedef struct
{
VertexType data; // 顶点信息
ArcNode *firstarc; // 第一个表结点的地址,指向第一条依附该顶点的弧的指针
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM]; // 头结点
struct ALGraph
{
AdjList vertices;
int vexnum,arcnum; // 图的当前顶点数和弧数
int kind; // 图的种类标志
};
// c3-2.h 单链队列－－队列的链式存储结构
typedef struct QNode
{
QElemType data;
QNode *next;
}*QueuePtr;
struct LinkQueue
{
QueuePtr front,rear; // 队头、队尾指针
};
// bo3-2.cpp 链队列(存储结构由c3-2.h定义)的基本操作(9个)
Status InitQueue(LinkQueue &Q)
{ // 构造一个空队列Q
if(!(Q.front=Q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode))))
exit(OVERFLOW);
Q.front->next=NULL;
return OK;
}
Status DestroyQueue(LinkQueue &Q)
{ // 销毁队列Q(无论空否均可)
while(Q.front)
{
Q.rear=Q.front->next;
free(Q.front);
Q.front=Q.rear;
}
return OK;
}
Status ClearQueue(LinkQueue &Q)
{ // 将Q清为空队列
QueuePtr p,q;
Q.rear=Q.front;
p=Q.front->next;
Q.front->next=NULL;
while(p)
{
q=p;
p=p->next;
free(q);
}
return OK;
}
Status QueueEmpty(LinkQueue Q)
{ // 若Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE
if(Q.front==Q.rear)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
int QueueLength(LinkQueue Q)
{ // 求队列的长度
int i=0;
QueuePtr p;
p=Q.front;
while(Q.rear!=p)
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType &e)
{ // 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK,否则返回ERROR
QueuePtr p;
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
p=Q.front->next;
e=p->data;
return OK;
}
Status EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e)
{ // 插入元素e为Q的新的队尾元素
QueuePtr p;
if(!(p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)))) // 存储分配失败
exit(OVERFLOW);
p->data=e;
p->next=NULL;
Q.rear->next=p;
Q.rear=p;
return OK;
}
Status DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e)
{ // 若队列不空,删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回OK,否则返回ERROR
QueuePtr p;
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
p=Q.front->next;
e=p->data;
Q.front->next=p->next;
if(Q.rear==p)
Q.rear=Q.front;
free(p);
return OK;
}
Status QueueTraverse(LinkQueue Q,void(*vi)(QElemType))
{ // 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()。一旦vi失败,则操作失败
QueuePtr p;
p=Q.front->next;
while(p)
{
vi(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}
