滴水逆向联盟
标题:
VC++2012编程演练数据结构《29》图
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作者:
大灰狼
时间:
2014-8-19 08:54
标题:
VC++2012编程演练数据结构《29》图
图是由结点的有穷集合V和边的集合E组成。其中，为了与树形结构加以区别，在图结构中常常将结点称为顶点，边是顶点的有序偶对，若两个顶点之间存在一条边，就表示这两个顶点具有相邻关系。
在上面两个图结构中，一个是有向图，即每条边都有方向，另一个是无向图，即每条边都没有方向。
在有向图中，通常将边称作弧，含箭头的一端称为弧头，另一端称为弧尾，记作<vi,vj>，它表示从顶点vi到顶点vj有一条边。
若有向图中有n个顶点，则最多有n(n-1)条弧，我们又将具有n(n-1)条弧的有向图称作有向完全图。以顶点v为弧尾的弧的数目称作顶点v的出度，以顶点v为弧头的弧的数目称作顶点v的入度。在无向图中，边记作(vi,vj)，它蕴涵着存在< vi,vj>和<vj,vi>两条弧。若无向图中有n个顶点，则最多有n(n-1)/2条弧，我们又将具有n(n-1)/2条弧的无向图称作无向完全图。与顶点v相关的边的条数称作顶点v的度。
路径长度是指路径上边或弧的数目。
若第一个顶点和最后一个顶点相同，则这条路径是一条回路。
若路径中顶点没有重复出现，则称这条路径为简单路径。
在无向图中，如果从顶点vi到顶点vj有路径，则称vi和vj连通。如果图中任意两个顶点之间都连通，则称该图为连通图，否则，将其中的极大连通子图称为连通分量。
在有向图中，如果对于每一对顶点vi和vj，从vi到vj和从vj到vi都有路径，则称该图为强连通图；否则，将其中的极大连通子图称为强连通分量。
图的基本操作
（1）创建一个图结构 CreateGraph(G)
（2）检索给定顶点 LocateVex(G,elem)
（3）获取图中某个顶点 GetVex(G,v)
（4）为图中顶点赋值 PutVex(G,v,value)
（5）返回第一个邻接点 FirstAdjVex(G,v)
（6）返回下一个邻接点 NextAdjVex(G,v,w)
（7）插入一个顶点 InsertVex(G,v)
（8）删除一个顶点 DeleteVex(G,v)
（9）插入一条边 InsertEdge(G,v,w)
（10）删除一条边 DeleteEdge(G,v,w)
（11）遍历图 Traverse(G,v)
d打开ＩＤＥ
我们来创建一个工程
类的声名如下
[cpp]
view plain
copy
#if !defined(AFX_GRAPH_H__DB7A5E72_86CB_45E7_B575_00831A6D3C5F__INCLUDED_)
#define AFX_GRAPH_H__DB7A5E72_86CB_45E7_B575_00831A6D3C5F__INCLUDED_
#if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER > 1000
//图的相关数据类型的定义graph.h
//最多顶点数
const int MaxV=10;
//最大权值
const int MaxValue=99;
//定义邻接表中的边结点类型
struct edgenode {
int adjvex; //邻接点域
int weight; //权值域
edgenode* next;//指向下一个边结点的链域
};
//定义邻接表类型
typedef edgenode** adjlist;
//邻接矩阵类定义
class AdjMatrix
{private:
char g[MaxV];//顶点信息数组
int size;//当前顶点数
int GA[MaxV][MaxV];//定义邻接矩阵GA
int numE;//当前边数
public:
//构造函数,初始化图的邻接矩阵
AdjMatrix(int n,int k2);
//判断图空否
bool GraphEmpty() {return size==0;}
//取当前顶点数
int NumV() {return size;}
//取当前边数
int NumEdges() {return numE;}
//取顶点i的值
char GetValue(const int i);
//取弧<v1,v2>的权
int GetWeight(const int v1,const int v2);
//在位置pos处插入顶点V
void InsertV(const char &V,int pos);
//插入弧<v1,v2>,权为weight
void InsertEdge(const int v1,const int v2,int weight);
//删除顶点i与顶点i相关的所有边
char DeleteVE(const int i);
//删除弧<v1,v2>
void DeleteEdge(const int v1,const int v2);
//建立图的邻接矩阵
void CreateMatrix(int n, int k1,int k2);
//k1为0则无向否则为有向,k2为0则无权否则为有权
//从初始点vi出发深度优先搜索由邻接矩阵表示的图
void dfsMatrix(bool*& visited,int i,int n,int k2);
//从初始点vi出发广度优先搜索由邻接矩阵表示的图
void bfsMatrix(bool*& visited,int i,int n,int k2);
//由图的邻接矩阵得到图的邻接表
void graphChange(adjlist &GL,int n,int k2);
//检查输入的边序号是否越界,若越界则重输
void Check(int n,int& i,int& j);
//由图的邻接矩阵建立图
void Creatgraph(int n,int k2);
//对非连通图进行深度优先搜索
void dfsMatrix(int n,int k2);
//对非连通图进行广度优先搜索
void bfsMatrix(int n,int k2);
};
#endif // !defined(AFX_GRAPH_H__DB7A5E72_86CB_45E7_B575_00831A6D3C5F__INCLUDED_)
类的实现如下
[cpp]
view plain
copy
#include "stdafx.h"
//图的相关运算的实现graph.cpp
#include "graph.h"
//构造函数,初始化图的邻接矩阵
AdjMatrix::AdjMatrix(int n,int k2)
{int i,j;
if(k2==0){//初始化无(有)向无权图
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<n;j++)
GA
[j]=0;}
else {//初始化无(有)向有权图
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<n;j++)
if(i==j) GA
[j]=0;
else GA
[j]=MaxValue;}
size=numE=0;
}
//建立图的邻接矩阵
void AdjMatrix::CreateMatrix(int n,int k1,int k2)
//k1为0则无向否则为有向,k2为0则无权否则为有权
{int i,j,k,e,w;
cout<<"输入图的总边数:";
cin>>e;
if(k1==0 && k2==0) { //建立无向无权图
cout<<"输入"<<e<<"条无向无权边的起点和终点序号!"<<endl;
for(k=1; k<=e; k++) {
cin>>i>>j;
Check(n,i,j);
GA
[j]=GA[j]
=1;}
}
else if(k1==0 && k2!=0) { //建立无向有权图
cout<<"输入"<<e<<"条无向带权边的起点和终点序号及权值!"<<endl;
for(k=1; k<=e; k++) {
cin>>i>>j>>w;
Check(n,i,j);
GA
[j]=GA[j]
=w;}
}
else if(k1!=0 && k2==0) { //建立有向无权图
cout<<"输入"<<e<<"条有向无权边的起点和终点序号!"<<endl;
for(k=1; k<=e; k++) {
cin>>i>>j;
Check(n,i,j);
GA
[j]=1;}
}
else if(k1!=0 && k2!=0) { //建立有向有权图
cout<<"输入"<<e<<"条有向有权边的起点和终点序号及权值!"<<endl;
for(k=1; k<=e; k++) {
cin>>i>>j>>w;
Check(n,i,j);
GA
[j]=w;}}
numE=e;
cout<<"创建后的邻接矩阵:\n";
for(i=0;i<n;i++)
{for(j=0;j<n;j++)
cout<<setw(4)<<GA
[j];
cout<<endl;}
}
//从初始点vi出发深度优先搜索由邻接矩阵表示的图
void AdjMatrix::dfsMatrix(bool*& visited,int i,int n,int k2)
{cout<<g
<<':'<<i<<" ";
visited
=true; //标记vi已被访问过
for(int j=0; j<n; j++) //依次搜索vi的每个邻接点
if(k2==0)
{if(i!=j&&GA
[j]!=0&&!visited[j])
dfsMatrix(visited,j,n,k2);}
else
if(i!=j&&GA
[j]!=MaxValue&&!visited[j])
dfsMatrix(visited,j,n,k2);
}
//从初始点vi出发广度优先搜索由邻接矩阵表示的图
void AdjMatrix::bfsMatrix(bool*& visited,int i,int n,int k2)
{const int MaxLength=30;
//定义一个队列q,其元素类型应为整型
int q[MaxLength]={0};
//定义队首和队尾指针
int front=0,rear=0;
//访问初始点vi
cout<<g
<<':'<<i<<" ";
//标记初始点vi已访问过
visited
=true;
//将已访问过的初始点序号i入队
q[++rear]=i;
//当队列非空时进行循环处理
while(front!=rear) {
//删除队首元素,第一次执行时k的值为i
front=(front+1)%MaxLength;
int k=q[front];
//依次搜索vk的每一个可能的邻接点
for(int j=0;j<n;j++)
if(k2==0)
{if(k!=j&&GA[k][j]!=0&&!visited[j])
{//访问一个未被访问过的邻接点vj
cout<<g[j]<<':'<<j<<" ";
visited[j]=true; //标记vj已访问过
rear=(rear+1)%MaxLength;//顶点序号j入队
q[rear]=j;
}
}
else
if(k!=j&&GA[k][j]!=MaxValue&&!visited[j])
{//访问一个未被访问过的邻接点vj
cout<<g[j]<<':'<<j<<" ";
visited[j]=true; //标记vj已访问过
rear=(rear+1)%MaxLength;//顶点序号j入队
q[rear]=j;
}
}}
//检查输入的边序号是否越界,若越界则重输
void AdjMatrix::Check(int n,int& i,int& j)
{while(1) {
if(i<0||i>=n||j<0||j>=n)
cout<<"输入有误,请重输!";
else return;
cin>>i>>j;
}
}
//由图的邻接矩阵得到图的邻接表
void AdjMatrix::graphChange(adjlist &GL,int n,int k2)
{int i,j;
if(k2==0)
{for(i=0;i<n;i++){
for(j=0;j<n;j++)
if(GA
[j]!=0) {
edgenode* p=new edgenode;
p->adjvex=j;
p->next=GL
;GL
=p;
cout<<'('<<i<<','<<p->adjvex<<") ";}
cout<<endl;}}
else {
for(i=0;i<n;i++){
for(j=0;j<n;j++)
if(GA
[j]!=0 && GA
[j]!=MaxValue) {
edgenode* p=new edgenode;
p->adjvex=j;p->weight=GA
[j];
p->next=GL
;GL
=p;
cout<<'('<<i<<','<<p->adjvex<<','<<p->weight<<") ";}
cout<<endl;}
}}
//由图的邻接矩阵建立图
void AdjMatrix::Creatgraph(int n,int k2)
{int i,j,k,m=0;
if(k2==0)
{for(i=0;i<n;i++){
k=i;
for(j=0;j<n;j++)
if(GA
[j]!=0)
if(k==i&&m<n)
{g[m]='A'+m;size++;
cout<<g[m]<<'('<<i<<','<<j<<") ";
m++;
}
}
cout<<endl;}
else {
for(i=0;i<n;i++){
k=i;
for(j=0;j<n;j++)
if(GA
[j]!=0 && GA
[j]!=MaxValue)
if(k==i&&m<n)
{g[m]='A'+m;size++;
cout<<g[m]<<'('<<i<<','<<j<<','<<GA
[j]<<") ";
m++;
}
}
cout<<endl;}
g[n]='\0';
}
//取顶点i的值
char AdjMatrix::GetValue(const int i)
{if(i<0||i>size)
{cerr<<"参数i越界!\n";exit(1);}
return g
;
}
//取弧<v1,v2>的权
int AdjMatrix::GetWeight(const int v1,const int v2)
{if(v1<0||v1>size||v2<0||v2>size)
{cerr<<"参数v1或v2越界!\n";exit(1);}
return GA[v1][v2];
}
//在位置pos处插入顶点V
void AdjMatrix::InsertV(const char &V,int pos)
{int i;
if(size==MaxV)
{cerr<<"表已满,无法插入!\n";exit(1);}
if(pos<0||pos>size)
{cerr<<"参数pos越界!\n";exit(1);}
for(i=size;i>pos;i--) g
=g[i-1];
g[pos]=V;
size++;
}
//插入弧<v1,v2>,权为weight
void AdjMatrix::InsertEdge(const int v1,const int v2,int weight)
{if(v1<0||v1>size||v2<0||v2>size)
{cerr<<"参数v1或v2越界!\n";exit(1);}
GA[v1][v2]=weight;
numE++;
}
//删除顶点v与顶点v相关的所有边
char AdjMatrix::DeleteVE(const int v)
{for(int i=0;i<size;i++)
for(int j=0;j<size;j++)
if((i==v||j==v)&&GA
[j]>0&&GA
[j]<MaxValue)
{GA
[j]=MaxValue;
numE--;}
if(size==0)
{cerr<<"表已空,无元素可删!\n";exit(1);}
if(v<0||v>size-1)
{cerr<<"参数v越界!\n";exit(1);}
char temp=g[v];
for(int i=v;i<size-1;i++) g
=g[i+1];
size--;
g[size]='\0';
return temp;
}
//删除弧<v1,v2>
void AdjMatrix::DeleteEdge(const int v1,const int v2)
{if(v1<0||v1>size||v2<0||v2>size||v1==v2)
{cerr<<"参数v1或v2出错!\n";exit(1);}
GA[v1][v2]=MaxValue;
numE--;
}
//对非连通图进行深度优先搜索
void AdjMatrix::dfsMatrix(int n,int k2)
{bool *vis=new bool[NumV()];
for(int i=0;i<NumV();i++) vis
=false;
for(int i=0;i<NumV();i++)
if(!vis
) dfsMatrix(vis,i,n,k2);
delete []vis;
}
//对非连通图进行广度优先搜索
void AdjMatrix::bfsMatrix(int n,int k2)
{bool *vis=new bool[NumV()];
for(int i=0;i<NumV();i++) vis
=false;
for(int i=0;i<NumV();i++)
if(!vis
) bfsMatrix(vis,i,n,k2);
delete []vis;
}
代码调用如下
[cpp]
view plain
copy
#include "stdafx.h"
#include "graph.h"
void main()
{cout<<"graphM.cpp运行结果:\n";
//定义图的点数及搜索起始点序号等
int n,k,i;
//k1为0则无向否则为有向,k2为0则无权否则为有权
int k1,k2;
//标记已访问过的点
bool *vis;
//定义邻接表
adjlist AL;
cout<<"输入图的点数n=";cin>>n;
AL=new edgenode*[n];
vis=new bool[n];
if(!vis) {cout<<"申请堆内存失败!\n";exit(1);}
for(i=0;i<n;i++)
vis
=false;
cout<<"输入选择无向(权)与有向(权)图的值k1,k2:";
cin>>k1>>k2;
//定义邻接矩阵
AdjMatrix A(n,k2);
A.CreateMatrix(n,k1,k2);
cout<<"出发点Vk的序号=";cin>>k;
cout<<"\n输出邻接矩阵相应图的每个顶点:\n";
A.Creatgraph(n,k2);
cout<<"当前的顶点数为:"<<A.NumV()<<endl;
cout<<"当前的边数为:"<<A.NumEdges()<<endl;
cout<<"图的深度优先搜索顺序:\n";
A.dfsMatrix(vis,k,n,k2);
for(i=0;i<n;i++) vis
=false;
cout<<"\n图的广度优先搜索顺序:\n";
A.bfsMatrix(vis,k,n,k2);
cout<<"\n输出邻接表的每个邻接点:\n";
for(i=0;i<n;i++) vis
=false;
A.graphChange(AL,n,k2);
delete []vis;
A.DeleteEdge(0,2);
A.DeleteEdge(2,0);
cout<<"当前的顶点数为:"<<A.NumV()<<endl;
cout<<"当前的边数为:"<<A.NumEdges()<<endl;
cout<<"图的深度优先搜索顺序:\n";
A.dfsMatrix(n,k2);
cout<<"\n图的广度优先搜索顺序:\n";
A.bfsMatrix(n,k2);
cin.get();cin.get();
}
效果如下
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