图的简介
图（Graph）结构是一种非线性的数据结构，图在实际生活中有很多例子，比如交通运输网，地铁网络，社交网络，计算机中的状态执行（自动机）等等都可以抽象成图结构。图结构比树结构复杂的非线性结构
图的构成
图(Graph) 是由顶点的有穷⾮非空集合 和 顶点之间边的集合组成. 通常表示为: G(V,E). 其中,G表示⼀一个图, V是图G中的顶点集合,E 是图G中边的集合.
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图结构中顶点集合V（G）不能为空，必须包含一个顶点，而图结构边集合可以为空，表示没有边.
图的基本概念
1.无向图（undirected graph）
如果一个图结构中，所有的边都没有方向性，那么这种图便称为无向图。典型的无向图，如图二所示。由于无向图中的边没有方向性，这样我们在表示边的时候对两个顶点的顺序没有要求
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2.有向图（undirected graph）
一个图结构中，边是有方向性的，那么这种图就称为有向图，如图三所示。由于图的边有方向性，我们在表示边的时候对两个顶点的顺序就有要求
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注意：
无向图也可以理解成一个特殊的有向图，就是边互相指向对方节点，A指向B，B又指向A
3.无向完全图
如果在一个无向图中， 每两个顶点之间都存在条边，那么这种图结构称为无向完全图。
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4.有向完全图
如果在一个有向图中，每两个顶点之间都存在方向相反的两条边，那么这种图结构称为有向完全图
image
5.顶点的度
连接顶点的边的数量称为该顶点的度。顶点的度在有向图和无向图中具有不同的表示。对于无向图，一个顶点V的度比较简单，其是连接该顶点的边的数量，记为D(V)。 例如，图二所示的无向图中，顶点V5的度为3。而V6的度为2。
对于有向图要稍复杂些，根据连接顶点V的边的方向性，一个顶点的度有入度和出度之分。
入度是以该顶点为端点的入边数量， 记为ID(V)。
出度是以该顶点为端点的出边数量， 记为OD(V)。
这样，有向图中，一个顶点V的总度便是入度和出度之和，即D(V) = ID(V) + OD(V)。例如，图三所示的有向图中，顶点V5的入度为3,出度为1，因此，顶点V5的总度为4。
6.无权图和带权图
无权图:
顶点与顶点之间没有权重
带权图:
带权图表示边有一定的权重. 数学的加权平均数的概念
这里的权重可以是任意你希望表示的数据: 比如距离或者花费的时间或者票价.
图的表示
怎么在程序中表示图呢?
我们知道一个图包含很多顶点, 另外包含顶点和顶点之间的连线(边), 这两个都是非常重要的图信息, 因此都需要在程序中体现出来.
[数据结构与算法设计] 将左边图存储到计算机中.请设 计⼀一个数据结构并将其合理理存储起来. #快⼿手⾯面试真题#
顶点表示:
• 顶点的表示相对简单, 我们先讨论顶点的表示.
• 上面的顶点, 我们抽象成了1 2 3 4 5, 也可以抽象成A B C D E. 在后面的案例中
• 那么这些A B C D E我们可以使用一个数组来存储起来(存储所有的顶点)
• 当然, A, B, C, D E有可能还表示其他含义的数据(比如村庄的名字), 这个时候, 可以另外创建一个数组, 用于存储对应的其他数据.
• 那么边怎么表示呢?
• 因为边是两个顶点之间的关系, 所以表示起来会稍微麻烦一些.
• 下面, 我们具体讨论一下变常见的表示方式.
邻接矩阵
• 一种比较常见的表示图的方式: 邻接矩阵.
• 邻接矩阵让每个节点和一个整数向关联, 该整数作为数组的下标值.
• 我们用一个二维数组来表示顶点之间的连接.
图片解析:
在二维数组中, 0表示没有连线, 1表示有连线.
通过二维数组, 我们可以很快的找到一个顶点和哪些顶点有连线.(比如v0顶点, 只需要遍历第一行即可)
另外, 也就是顶点到自己的连线, 通常使用0表示.
邻接矩阵的问题:
如果是一个无向图, 邻接矩阵展示出来的二维数组, 其实是一个对称图.
也就是V0->V4 是1的时候, 对称的位置 V4->V0 一定也是1.
那么这种情况下会造成空间的浪费, 你有没有办法可以优化呢?
邻接矩阵矩阵存储的数据结构设计
代码实现
- 确定顶点数/边数
- 读取顶点信息
- 初始化邻接矩阵
- 读⼊入边信息
- 循环打印
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXVEX 100 /* 最大顶点数，应由用户定义 */
#define INFINITYC 0
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */
typedef struct
{
VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵，可看作边表 */
int numNodes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数 */
}MGraph;
void CreateMGraph(MGraph *G){
int i,j,k,w;
printf("输入顶点数和边数:\n");
//1. 输入顶点数/边数
scanf("%d,%d",&G->numNodes,&G->numEdges);
printf("顶点数:%d,边数:%d\n",G->numNodes,G->numEdges);
//2.输入顶点信息/顶点表
for(i = 0; i<= G->numNodes;i++)
scanf("%c",&G->vexs[i]);
//3.初始化邻接矩阵
for(i = 0; i < G->numNodes;i++)
for(j = 0; j < G->numNodes;j++)
G->arc[i][j] = INFINITYC;
//4.输入边表信息
for(k = 0; k < G->numEdges;k++){
printf("输入边(vi,vj)上的下标i,下标j,权w\n");
scanf("%d,%d,%d",&i,&j,&w);
G->arc[i][j] = w;
//如果无向图,矩阵对称;
G->arc[j][i] = G->arc[i][j];
}
/*5.打印邻接矩阵*/
for (int i = 0; i < G->numNodes; i++) {
printf("\n");
for (int j = 0; j < G->numNodes; j++) {
printf("%d ",G->arc[i][j]);
}
}
printf("\n");
}
int main(void)
{
printf("邻接矩阵实现图的存储\n");
/*图的存储-邻接矩阵*/
MGraph G;
CreateMGraph(&G);
return 0;
}
邻接矩阵还有一个比较严重的问题就是如果图是一个稀疏图
那么矩阵中将存在大量的0, 这意味着我们浪费了计算机存储空间来表示根本不存在的边.
而且即使只有一个边, 我们也必须遍历一行来找出这个边, 也浪费很多时间.
邻接表
另外一种常用的表示图的方式: 邻接表.
邻接表由图中每个顶点以及和顶点相邻的顶点列表组成.
这个列表有很多中方式来存储: 数组/链表/字典(哈希表)都可以.
邻接表存储的数据结构设计
邻接表存储的存储代码实现思路
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define M 100
#define true 1
#define false 0
typedef char Element;
typedef int BOOL;
//邻接表的节点
typedef struct Node{
int adj_vex_index; //弧头的下标，也就是被指向的下标
Element data; //权重值
struct Node * next; //边指针
}EdgeNode;
//顶点节点表
typedef struct vNode{
Element data; //顶点的权值
EdgeNode * firstedge; //顶点下一个是谁？
}VertexNode, Adjlist[M];
//总图的一些信息
typedef struct Graph{
Adjlist adjlist; //顶点表
int arc_num; //边的个数
int node_num; //节点个数
BOOL is_directed; //是不是有向图
}Graph, *GraphLink;
void creatGraph(GraphLink *g){
int i,j,k;
EdgeNode *p;
//1. 顶点,边,是否有向
printf("输入顶点数目,边数和有向？：\n");
scanf("%d %d %d", &(*g)->node_num, &(*g)->arc_num, &(*g)->is_directed);
//2.顶点表
printf("输入顶点信息：\n");
for (i = 0; i < (*g)->node_num; i++) {
getchar();
scanf("%c", &(*g)->adjlist[i].data);
(*g)->adjlist[i].firstedge = NULL;
}
//3.
printf("输入边信息：\n");
for (k = 0; k < (*g)->arc_num; k++){
getchar();
scanf("%d %d", &i, &j);
//①新建一个节点
p = (EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
//②弧头的下标
p->adj_vex_index = j;
//③头插法插进去，插的时候要找到弧尾，那就是顶点数组的下标i
p->next = (*g)->adjlist[i].firstedge;
//④将顶点数组[i].firstedge 设置为p
(*g)->adjlist[i].firstedge = p;
//j->i
if(!(*g)->is_directed)
{
// j -----> i
//①新建一个节点
p = (EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
//②弧头的下标i
p->adj_vex_index = i;
//③头插法插进去，插的时候要找到弧尾，那就是顶点数组的下标i
p->next = (*g)->adjlist[j].firstedge;
//④将顶点数组[i].firstedge 设置为p
(*g)->adjlist[j].firstedge = p;
}
}
}
void putGraph(GraphLink g){
int i;
printf("邻接表中存储信息:\n");
//遍历一遍顶点坐标，每个再进去走一次
for (i = 0; i < g->node_num; i++) {
EdgeNode * p = g->adjlist[i].firstedge;
while (p) {
printf("%c->%c ", g->adjlist[i].data, g->adjlist[p->adj_vex_index].data);
p = p->next;
}
printf("\n");
}
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("邻接表实现图的存储\n");
/*
邻接表实现图的存储
输入顶点数目,边数和有向？：
4 5 0
输入顶点信息：
0 1 2 3
输入边信息：
0 1 0 2 0 3 2 1 2 3
邻接表中存储信息:
0->3 0->2 0->1
1->2 1->0
2->3 2->1 2->0
3->2 3->0
*/
/*
邻接表实现图的存储
输入顶点数目,边数和有向？：
4 5 1
输入顶点信息：
0 1 2 3
输入边信息：
1 0 1 2 2 1 2 0 0 3
邻接表中存储信息:
0->3
1->2 1->0
2->0 2->1
*/
GraphLink g = (Graph *)malloc(sizeof(Graph));
creatGraph(&g);
putGraph(g);
return 0;
}
图的遍历
图的遍历—深度优先遍历
图的遍历—邻接矩阵深度优先遍历代码实现思路路
- 将图的顶点和边信息输⼊入到图结构中;
- 创建⼀一个visited 数组,⽤用来标识顶点是否已经被遍历过.
- 初始化visited 数组,将数组中元素置为FALSE
- 选择顶点开始遍历.(注意⾮非连通图的情况)
- 进⼊入递归; 打印i 对应的顶点信息. 并将该顶点标识为已遍历.
- 循环遍历边表,判断当前arc[i][j] 是否等于1,并且当前该顶点没有被遍历过,则继续递归 DFS;
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */
typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */
#define MAXSIZE 9 /* 存储空间初始分配量 */
#define MAXEDGE 15
#define MAXVEX 9
#define INFINITYC 65535
typedef struct
{
VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵，可看作边表 */
int numVertexes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数 */
}MGraph;
/*4.1 构建一个邻接矩阵*/
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
int i, j;
//1. 确定图的顶点数以及边数
G->numEdges=15;
G->numVertexes=9;
/*2.读入顶点信息，建立顶点表 */
G->vexs[0]='A';
G->vexs[1]='B';
G->vexs[2]='C';
G->vexs[3]='D';
G->vexs[4]='E';
G->vexs[5]='F';
G->vexs[6]='G';
G->vexs[7]='H';
G->vexs[8]='I';
/*3. 初始化图中的边表*/
for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[i][j]=0;
}
}
/*4.将图中的连接信息输入到边表中*/
G->arc[0][1]=1;
G->arc[0][5]=1;
G->arc[1][2]=1;
G->arc[1][8]=1;
G->arc[1][6]=1;
G->arc[2][3]=1;
G->arc[2][8]=1;
G->arc[3][4]=1;
G->arc[3][7]=1;
G->arc[3][6]=1;
G->arc[3][8]=1;
G->arc[4][5]=1;
G->arc[4][7]=1;
G->arc[5][6]=1;
G->arc[6][7]=1;
/*5.无向图是对称矩阵.构成对称*/
for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
}
}
}
/*4.2 DFS遍历*/
Boolean visited[MAXVEX]; /* 访问标志的数组 */
//1. 标识顶点是否被标记过;
//2. 选择从某一个顶点开始(注意:非连通图的情况)
//3. 进入递归,打印i点信息,标识; 边表
//4. [i][j] 是否等于1,没有变遍历过visted
void DFS(MGraph G,int i){
//1.
visited[i] = TRUE;
printf("%c",G.vexs[i]);
//2.0~numVertexes
for(int j = 0; j < G.numVertexes;j++){
if(G.arc[i][j] == 1 && !visited[j])
DFS(G, j);
}
}
void DFSTravese(MGraph G){
//1.初始化
for(int i=0;i<G.numVertexes;i++){
visited[i] = FALSE;
}
//2.某一个顶点
for(int i = 0;i<G.numVertexes;i++){
if(!visited[i]){
DFS(G, i);
}
}
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("邻接矩阵的深度优先遍历!\n");
MGraph G;
CreateMGraph(&G);
DFSTravese(G);
printf("\n");
return 0;
}
深度优先遍历结果:
AFGHEDICB
图的遍历—邻接表对图的遍历处理
图的遍历—邻接表深度优先遍历代码实现思路路
- 利利⽤用邻接矩阵将信息存储到邻接表中
- 创建⼀一个visited 数组,⽤用来标识顶点是否已经被遍历过.
- 初始化visited 数组,将数组中元素置为FALSE
- 选择顶点开始遍历.(注意⾮非连通图的情况)
- 进⼊入递归; 打印i 对应的顶点信息. 并将该顶点标识为已遍历.
- 循环遍历边表,判断当前顶点 是否等于1,并且当前该顶点没有被遍历过,则继续递归 DFS;
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 9 /* 存储空间初始分配量 */
#define MAXEDGE 15
#define MAXVEX 9
#define INFINITYC 65535
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */
typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */
/* 邻接矩阵结构 */
typedef struct
{
VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵,可看作边表 */
int numVertexes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数 */
}MGraph;
/* 邻接表结构****************** */
typedef struct EdgeNode /* 边表结点 */
{
int adjvex; /* 邻接点域,存储该顶点对应的下标 */
int weight; /* 用于存储权值,对于非网图可以不需要 */
struct EdgeNode *next; /* 链域,指向下一个邻接点 */
}EdgeNode;
typedef struct VertexNode /* 顶点表结点 */
{
int in; /* 顶点入度 */
char data; /* 顶点域,存储顶点信息 */
EdgeNode *firstedge;/* 边表头指针 */
}VertexNode, AdjList[MAXVEX];
typedef struct
{
AdjList adjList;
int numVertexes,numEdges; /* 图中当前顶点数和边数 */
}graphAdjList,*GraphAdjList;
/*4.1 构建一个邻接矩阵*/
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
int i, j;
//1. 确定图的顶点数以及边数
G->numEdges=15;
G->numVertexes=9;
/*2.读入顶点信息，建立顶点表 */
G->vexs[0]='A';
G->vexs[1]='B';
G->vexs[2]='C';
G->vexs[3]='D';
G->vexs[4]='E';
G->vexs[5]='F';
G->vexs[6]='G';
G->vexs[7]='H';
G->vexs[8]='I';
/*3. 初始化图中的边表*/
for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[i][j]=0;
}
}
/*4.将图中的连接信息输入到边表中*/
G->arc[0][1]=1;
G->arc[0][5]=1;
G->arc[1][2]=1;
G->arc[1][8]=1;
G->arc[1][6]=1;
G->arc[2][3]=1;
G->arc[2][8]=1;
G->arc[3][4]=1;
G->arc[3][7]=1;
G->arc[3][6]=1;
G->arc[3][8]=1;
G->arc[4][5]=1;
G->arc[4][7]=1;
G->arc[5][6]=1;
G->arc[6][7]=1;
/*5.无向图是对称矩阵.构成对称*/
for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
}
}
}
/*4.2 利用邻接矩阵构建邻接表*/
void CreateALGraph(MGraph G,GraphAdjList *GL){
//1.创建邻接表,并且设计邻接表的顶点数以及弧数
*GL = (GraphAdjList)malloc(sizeof(graphAdjList));
(*GL)->numVertexes = G.numVertexes;
(*GL)->numEdges = G.numEdges;
//2. 从邻接矩阵中将顶点信息输入
for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) {
//顶点入度为0
(*GL)->adjList[i].in = 0;
//顶点信息
(*GL)->adjList[i].data = G.vexs[i];
//顶点边表置空
(*GL)->adjList[i].firstedge = NULL;
}
//3. 建立边表
EdgeNode *e;
for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) {
for (int j = 0; j < G.numVertexes; j++) {
if (G.arc[i][j] == 1) {
//创建边表中的邻近结点 i->j
e = (EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
//邻接序号为j
e->adjvex = j;
//将当前结点的指向adjList[i]的顶点边表上
e->next = (*GL)->adjList[i].firstedge;
(*GL)->adjList[i].firstedge = e;
//顶点j 上的入度++;
(*GL)->adjList[j].in++;
// //创建边表中的邻近结点 j->i
// e = (EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
// //邻接序号为j
// e->adjvex = i;
// //将当前结点的指向adjList[i]的顶点边表上
// e->next = (*GL)->adjList[j].firstedge;
// (*GL)->adjList[j].firstedge = e;
// //顶点j 上的入度++;
// (*GL)->adjList[i].in++;
}
}
}
}
Boolean visited[MAXSIZE]; /* 访问标志的数组 */
/* 邻接表的深度优先递归算法 */
void DFS(GraphAdjList GL, int i)
{
EdgeNode *p;
visited[i] = TRUE;
//2.打印顶点 A
printf("%c ",GL->adjList[i].data);
p = GL->adjList[i].firstedge;
//3.
while (p) {
if(!visited[p->adjvex])
DFS(GL,p->adjvex);
p = p->next;
}
}
/* 邻接表的深度遍历操作 */
void DFSTraverse(GraphAdjList GL)
{
//1. 将访问记录数组默认置为FALSE
for (int i = 0; i < GL->numVertexes; i++) {
/*初始化所有顶点状态都是未访问过的状态*/
visited[i] = FALSE;
}
//2. 选择一个顶点开始DFS遍历. 例如A
for(int i = 0; i < GL->numVertexes; i++)
//对未访问过的顶点调用DFS, 若是连通图则只会执行一次.
if(!visited[i])
DFS(GL, i);
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("邻接表的深度优先遍历!\n");
MGraph G;
GraphAdjList GL;
CreateMGraph(&G);
CreateALGraph(G,&GL);
DFSTraverse(GL);
printf("\n");
return 0;
}
图的遍历—广度优先遍历
图的遍历—广度优先遍历特点:
1、把根节点放到队列列的末尾。
2、每次从队列列的头部取出⼀一个元素，查看这个元素所有的下⼀一级元素，把它们放到队
列列的末尾。并把这个元素记为它下⼀一级元素的前驱。
3、找到所要找的元素时结束程序。
4、如果遍历整个树还没有找到，结束程序.
邻接矩阵广度优先遍历代码实现逻辑
#include <stdio.h>
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */
typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */
#define MAXSIZE 9 /* 存储空间初始分配量 */
#define MAXEDGE 15
#define MAXVEX 9
#define INFINITYC 65535
typedef struct
{
VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵，可看作边表 */
int numVertexes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数 */
}MGraph;
/*4.1 构建一个邻接矩阵*/
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
int i, j;
//1. 确定图的顶点数以及边数
G->numEdges=15;
G->numVertexes=9;
/*2.读入顶点信息，建立顶点表 */
G->vexs[0]='A';
G->vexs[1]='B';
G->vexs[2]='C';
G->vexs[3]='D';
G->vexs[4]='E';
G->vexs[5]='F';
G->vexs[6]='G';
G->vexs[7]='H';
G->vexs[8]='I';
/*3. 初始化图中的边表*/
for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[i][j]=0;
}
}
/*4.将图中的连接信息输入到边表中*/
G->arc[0][1]=1;
G->arc[0][5]=1;
G->arc[1][2]=1;
G->arc[1][8]=1;
G->arc[1][6]=1;
G->arc[2][3]=1;
G->arc[2][8]=1;
G->arc[3][4]=1;
G->arc[3][7]=1;
G->arc[3][6]=1;
G->arc[3][8]=1;
G->arc[4][5]=1;
G->arc[4][7]=1;
G->arc[5][6]=1;
G->arc[6][7]=1;
/*5.无向图是对称矩阵.构成对称*/
for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
}
}
}
/*
4.2 ***需要用到的队列结构与相关功能函数***
*/
/* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{
int data[MAXSIZE];
int front; /* 头指针 */
int rear; /* 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置 */
}Queue;
/* 初始化一个空队列Q */
Status InitQueue(Queue *Q)
{
Q->front=0;
Q->rear=0;
return OK;
}
/* 若队列Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status QueueEmpty(Queue Q)
{
if(Q.front==Q.rear) /* 队列空的标志 */
return TRUE;
else
return FALSE;
}
/* 若队列未满，则插入元素e为Q新的队尾元素 */
Status EnQueue(Queue *Q,int e)
{
if ((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front) /* 队列满的判断 */
return ERROR;
Q->data[Q->rear]=e; /* 将元素e赋值给队尾 */
Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;/* rear指针向后移一位置， */
/* 若到最后则转到数组头部 */
return OK;
}
/* 若队列不空，则删除Q中队头元素，用e返回其值 */
Status DeQueue(Queue *Q,int *e)
{
if (Q->front == Q->rear) /* 队列空的判断 */
return ERROR;
*e=Q->data[Q->front]; /* 将队头元素赋值给e */
Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE; /* front指针向后移一位置， */
/* 若到最后则转到数组头部 */
return OK;
}
/******** Queue End **************/
/*4.3 邻接矩阵广度优先遍历-代码实现*/
Boolean visited[MAXVEX]; /* 访问标志的数组 */
void BFSTraverse(MGraph G){
int temp = 0;
//1.
Queue Q;
InitQueue(&Q);
//2.将访问标志数组全部置为"未访问状态FALSE"
for (int i = 0 ; i < G.numVertexes; i++) {
visited[i] = FALSE;
}
//3.对遍历邻接表中的每一个顶点(对于连通图只会执行1次,这个循环是针对非连通图)
for (int i = 0 ; i < G.numVertexes; i++) {
if(!visited[i]){
visited[i] = TRUE;
printf("%c ",G.vexs[i]);
//4. 入队
EnQueue(&Q, i);
while (!QueueEmpty(Q)) {
//出队
DeQueue(&Q, &i);
for (int j = 0; j < G.numVertexes; j++) {
if(G.arc[i][j] == 1 && !visited[j])
{ visited[j] = TRUE;
printf("%c ",G.vexs[j]);
EnQueue(&Q, j);
}
}
}
}
}
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("邻接矩阵广度优先遍历!\n");
MGraph G;
CreateMGraph(&G);
BFSTraverse(G);
printf("\n");
return 0;
}
邻接表广度优先遍历代码实现逻辑
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 9 /* 存储空间初始分配量 */
#define MAXEDGE 15
#define MAXVEX 9
#define INFINITYC 65535
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */
typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */
/* 邻接矩阵结构 */
typedef struct
{
VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵,可看作边表 */
int numVertexes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数 */
}MGraph;
/* 邻接表结构****************** */
typedef struct EdgeNode /* 边表结点 */
{
int adjvex; /* 邻接点域,存储该顶点对应的下标 */
int weight; /* 用于存储权值,对于非网图可以不需要 */
struct EdgeNode *next; /* 链域,指向下一个邻接点 */
}EdgeNode;
typedef struct VertexNode /* 顶点表结点 */
{
int in; /* 顶点入度 */
char data; /* 顶点域,存储顶点信息 */
EdgeNode *firstedge;/* 边表头指针 */
}VertexNode, AdjList[MAXVEX];
typedef struct
{
AdjList adjList;
int numVertexes,numEdges; /* 图中当前顶点数和边数 */
}graphAdjList,*GraphAdjList;
/*4.1 构建一个邻接矩阵*/
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
int i, j;
//1. 确定图的顶点数以及边数
G->numEdges=15;
G->numVertexes=9;
/*2.读入顶点信息，建立顶点表 */
G->vexs[0]='A';
G->vexs[1]='B';
G->vexs[2]='C';
G->vexs[3]='D';
G->vexs[4]='E';
G->vexs[5]='F';
G->vexs[6]='G';
G->vexs[7]='H';
G->vexs[8]='I';
/*3. 初始化图中的边表*/
for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[i][j]=0;
}
}
/*4.将图中的连接信息输入到边表中*/
G->arc[0][1]=1;
G->arc[0][5]=1;
G->arc[1][2]=1;
G->arc[1][8]=1;
G->arc[1][6]=1;
G->arc[2][3]=1;
G->arc[2][8]=1;
G->arc[3][4]=1;
G->arc[3][7]=1;
G->arc[3][6]=1;
G->arc[3][8]=1;
G->arc[4][5]=1;
G->arc[4][7]=1;
G->arc[5][6]=1;
G->arc[6][7]=1;
/*5.无向图是对称矩阵.构成对称*/
for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
{
for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
{
G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
}
}
}
/*4.2 利用邻接矩阵构建邻接表*/
void CreateALGraph(MGraph G,GraphAdjList *GL){
//1.创建邻接表,并且设计邻接表的顶点数以及弧数
*GL = (GraphAdjList)malloc(sizeof(graphAdjList));
(*GL)->numVertexes = G.numVertexes;
(*GL)->numEdges = G.numEdges;
//2. 从邻接矩阵中将顶点信息输入
for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) {
//顶点入度为0
(*GL)->adjList[i].in = 0;
//顶点信息
(*GL)->adjList[i].data = G.vexs[i];
//顶点边表置空
(*GL)->adjList[i].firstedge = NULL;
}
//3. 建立边表
EdgeNode *e;
for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) {
for (int j = 0; j < G.numVertexes; j++) {
if (G.arc[i][j] == 1) {
//创建边表中的邻近结点 i->j
e = (EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
//邻接序号为j
e->adjvex = j;
//将当前结点的指向adjList[i]的顶点边表上
e->next = (*GL)->adjList[i].firstedge;
(*GL)->adjList[i].firstedge = e;
//顶点j 上的入度++;
(*GL)->adjList[j].in++;
// //创建边表中的邻近结点 j->i
// e = (EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
// //邻接序号为j
// e->adjvex = i;
// //将当前结点的指向adjList[i]的顶点边表上
// e->next = (*GL)->adjList[j].firstedge;
// (*GL)->adjList[j].firstedge = e;
// //顶点j 上的入度++;
// (*GL)->adjList[i].in++;
}
}
}
}
/*
5.2 ***需要用到的队列结构与相关功能函数***
*/
/* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{
int data[MAXSIZE];
int front; /* 头指针 */
int rear; /* 尾指针,若队列不空,指向队列尾元素的下一个位置 */
}Queue;
/* 初始化一个空队列Q */
Status InitQueue(Queue *Q)
{
Q->front=0;
Q->rear=0;
return OK;
}
/* 若队列Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status QueueEmpty(Queue Q)
{
if(Q.front==Q.rear) /* 队列空的标志 */
return TRUE;
else
return FALSE;
}
/* 若队列未满,则插入元素e为Q新的队尾元素 */
Status EnQueue(Queue *Q,int e)
{
if ((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front) /* 队列满的判断 */
return ERROR;
Q->data[Q->rear]=e; /* 将元素e赋值给队尾 */
Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;/* rear指针向后移一位置, */
/* 若到最后则转到数组头部 */
return OK;
}
/* 若队列不空,则删除Q中队头元素,用e返回其值 */
Status DeQueue(Queue *Q,int *e)
{
if (Q->front == Q->rear) /* 队列空的判断 */
return ERROR;
*e=Q->data[Q->front]; /* 将队头元素赋值给e */
Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE; /* front指针向后移一位置, */
/* 若到最后则转到数组头部 */
return OK;
}
/* *********************** Queue End ******************************* */
/*5.3 邻接表广度优先遍历*/
Boolean visited[MAXSIZE]; /* 访问标志的数组 */
void BFSTraverse(GraphAdjList GL){
//1.创建结点
EdgeNode *p;
Queue Q;
InitQueue(&Q);
//2.将访问标志数组全部置为"未访问状态FALSE"
for(int i = 0; i < GL->numVertexes; i++)
visited[i] = FALSE;
//3.对遍历邻接表中的每一个顶点(对于连通图只会执行1次,这个循环是针对非连通图)
for(int i = 0 ;i < GL->numVertexes;i++){
//4.判断当前结点是否被访问过.
if(!visited[i]){
visited[i] = TRUE;
//打印顶点
printf("%c ",GL->adjList[i].data);
EnQueue(&Q, i);
while (!QueueEmpty(Q)) {
DeQueue(&Q, &i);
p = GL->adjList[i].firstedge;
while (p) {
//判断
if(!visited[p->adjvex]){
visited[p->adjvex] = TRUE;
printf("%c ",GL->adjList[p->adjvex].data);
EnQueue(&Q, p->adjvex);
}
p = p->next;
}
}
}
}
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("邻接表广度优先遍历\n");
MGraph G;
GraphAdjList GL;
CreateMGraph(&G);
CreateALGraph(G,&GL);
BFSTraverse(GL);
printf("\n");
return 0;
}
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