数据结构实验–图及其应用

（代码有一些纰漏仅供自己后期修改保存用）

数据结构上机实验

题目：设计并验证如下算法：

带权图采用邻接表表示，实现无向图的广度优先搜索BFS与有向图的深度优先搜索DFS。

#define MAX_VERTEX_NUM 20    //图的邻接表存储表示
typedef struct ArcNode{int adjvex；  //该弧所指向的顶点的位置
struct ArcNode *nextarc；     //指向下一条弧的指针
InfoType *info；  //该弧相关信息的指针
}ArcNode；typedef struct VNode {VertexType data；     //顶点信息
ArcNode *firstarc；   //指向第一条依附该顶点弧的指针
}VNode，AdjList[MAX_VERTEX_NUM]Typedef struct {AdjList vertices；
int vexnum，arcnum；    //图的当前顶点数和弧数
int kind；    //图的种类标志
}ALGraph；

实现代码如下

//Queue.h头文件

#define  QUEUE_INIT_SIZE 100
#define QUEUE_INCREASE_SIZE 10
#define OK      1
#define ERROR   0
#define TRUE    1
#define FALSE   0
#define OVERFLOW 0typedef struct    SqQueue{QElemType *base; //空间基指针 int front;//队头元素数组下标 int tail;//队尾元素数组下标
}*Queue;Status  InitQueue(Queue);           //初始化结构体指针S 返回一个空队列 Q
Status  DestroyQueue(Queue );   //销毁非空队列 Q
Status  ClearQueue(Queue );     //把非空队列 Q置为空队列
Status  QueueEmpty(SqQueue Q);          //判断Q是否为空队列
Status  FullQueue(SqQueue ) ;           //判断是否是满队列
Status  QueueLength(SqQueue , int *) ;          //返回队列Q的元素个数
Status  DeQueue(Queue , QElemType *);   //删除Q中队首元素
Status  EnQueue(Queue , QElemType );    //队尾 将元素E排入队Q中
Status  QueueTraverse(SqQueue );                //从队首到队尾依次输出队列中每个元素Status   InitQueue(Queue Q){     //初始化结构体指针Q 返回一个空队列Q Q->base = (QElemType *)malloc( sizeof(QElemType )* QUEUE_INIT_SIZE  );if(!Q->base ) exit(OVERFLOW);Q->front = Q->tail = 0; return OK;
}Status DestroyQueue(Queue Q){  //销毁非空队列Qfree(Q->base);Q->base = NULL;return OK;
}Status ClearQueue(Queue Q){        //把非空队列 Q置为空队列  while(Q->front != Q->tail)Q->front = (Q->front+1)%QUEUE_INIT_SIZE; return OK;
}Status QueueEmpty(SqQueue Q){          if(Q.front == Q.tail ) return TRUE;else return FALSE;
}Status FullQueue(SqQueue Q){if( Q.front == (Q.tail + 1) % QUEUE_INIT_SIZE )return TRUE;else return FALSE;
}Status QueueLength(SqQueue Q, int *length){*length = 0;//设置为0 while(Q.base[Q.front] != Q.base[Q.tail] ) {Q.front = (Q.front + 1)% QUEUE_INIT_SIZE;(*length) ++;}return OK;
}Status EnQueue(Queue Q, QElemType e){ if( (Q->tail+1)%QUEUE_INIT_SIZE ==Q->front)return ERROR;//队列满 Q->base[Q->tail ] = e;Q->tail =(Q->tail+1)%QUEUE_INIT_SIZE;return OK;
}   Status  DeQueue(Queue Q, QElemType *e){if(QueueEmpty(*Q) ) return ERROR;else{*e = Q->base[Q->front];Q->front = (Q->front + 1)% QUEUE_INIT_SIZE;return OK;    }
}Status QueueTraverse(SqQueue Q){if(Q.front == Q.tail){printf("Empty Queue");return ERROR;}//队列空while(Q.front!= Q.tail ){printf("%5d",Q.base[Q.front]) ;Q.front = (Q.front+1)% QUEUE_INIT_SIZE;    }return OK;
}

Graph.h头文件(为方便起见将Graph.cpp文件写在.h文件中)

#ifndef STDIO_H
#define STDIO_H
#include "stdio.h"
#endif#ifndef STDLIB_H
#define STDLIB_H
#include "stdlib.h"
#endif#ifndef QUEUE_H
#define QUEUE_H
typedef int QElemType;
#include "Queue.h" #endif#ifndef GRAPH_STRUCT_H
#define GRAPH_STRUCT_H
#define MAX_VERTEX_NUM 20   //图的邻接表存储表示
//弧
typedef struct ArcNode{int adjvex;  //该弧所指向的顶点的位置(数组下标) struct ArcNode *nextarc;    //指向下一条弧的指针InfoType info;   //权重
}ArcNode;//顶点
typedef struct VNode {VertexType data;  //顶点信息ArcNode *firstarc;    //指向第一条依附该顶点的弧 的指针(对有向图而言 是以该顶点为尾的弧)
}AdjList[MAX_VERTEX_NUM];//总图
typedef struct ALGraph{AdjList vertices;int vexnum; //图的当前顶点数int arcnum;    //图的当前弧数int kind;   //图标志
}ALGraph;
#endif#define   TRUE        1
#define FALSE       0
#define ERROR       0
#define OVERFLOW    0   /*基本操作*/
void    CreateGraph(ALGraph *G);//创建图 其中V是图的顶点集 VR是顶点间的关系
void    DestroyGraph(ALGraph *G);   //销毁图G
int     LocateVex(ALGraph G,VNode u);   //G中存在顶点u则返回其在图中位置 否则返回其他信息
int     FirstAdjVex(ALGraph G, int v,ArcNode **w) ;//返回顶点v的第一个邻接顶点 若无临接顶点 则返回"空"
int     NextAdjVex(ALGraph G, int v, ArcNode **p);//返回v相对于w的下一个邻接顶点 若是w已经是最后一个邻接顶点 则返回"空"
void    DFSTraverse(ALGraph G);     //深度优先遍历图
void    DFS(ALGraph G,int v, int *visited);
void    BFSTraverse(ALGraph G);     //广度优先遍历图
/*各基本操作实现*//*图创建*/
void    CreateGraph(ALGraph *G){int i,  k, v, w;ArcNode *p=NULL, *q = NULL;printf("\n依次输入图的结点个数，边的个数:");scanf("%d%d",& G->vexnum, & G->arcnum);for(i = 1; i<=G->vexnum; i++){//创建顶点 printf("\n请输入%d号顶点信息:",i);rewind(stdin);scanf("%c",& G->vertices[i].data);G->vertices[i].firstarc = NULL;}for(k=1; k<=G->arcnum; k++){p = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));scanf("%d%d", &v, &w);p->adjvex = w;scanf("%d", & p->info);p->nextarc = NULL;q = G->vertices[v].firstarc;G->vertices[v].firstarc = p;p->nextarc = q;//头插法 }//for G->kind = 0;//默认
}//CreateGraph()/*图销毁*/
void    DestroyGraph(ALGraph *G){int i; ArcNode *p= NULL, *q = NULL;//释放所有边结点 for(i =1 ; i<=G->vexnum; i++){while( G->vertices[i].firstarc){p = G->vertices[i].firstarc;q = p->nextarc;free(p);G->vertices[i].firstarc = q;}//释放一个结点发出的所有边 }//for G->arcnum = 0;G->vexnum = 0;
}
/*图的遍历DFS(递归)*/
void    DFSTraverse(ALGraph G){int v;int visited[MAX_VERTEX_NUM]={0};for(v=1; v<=G.vexnum; v++){if(!visited[v]) DFS(G, v, visited);//对未访问的顶点调用DFS }
}
void    DFS(ALGraph G,int v, int *visited){int w;ArcNode *p=NULL; visited[v] = 1;printf(" %c ",G.vertices[v].data);for(w = FirstAdjVex(G,v,&p); w>0; w=NextAdjVex(G, v, &p))if(!visited[w]) DFS(G, w, visited);
}/*图的遍历BFS*/
void    BFSTraverse(ALGraph G){int visited[MAX_VERTEX_NUM] = {0};int v, w, u;SqQueue Q;ArcNode *p =NULL; InitQueue(&Q);   for(v = 1; v<=G.vexnum; v++ ){if(!visited[v]){visited[v] = 1;//标志已访问过 printf(" %c ",G.vertices[v].data);EnQueue(&Q, v);while(!QueueEmpty(Q)){DeQueue(&Q, &u);for(w=FirstAdjVex(G, u, &p); w>0; w = NextAdjVex(G, u ,  &p) ){if(!visited[w]){visited[w] = 1;printf(" %c ",G.vertices[w].data);EnQueue(&Q, w);} }//for}//while      }//if       }//for
}//BFSTraverse()int LocateVex(ALGraph G,VNode u){int i = 1;for(i =G.vexnum ; i ; i--){if(G.vertices[i].data == u.data)break;}return i; //若为0则没找到
}int    FirstAdjVex(ALGraph G, int v,ArcNode **w){if (!(*w=G.vertices[v].firstarc ) ) return 0;return  (*w)->adjvex;
}int    NextAdjVex(ALGraph G, int v,ArcNode **p)//返回v相对于w的下一个邻接顶点 若是w已经是最后一个邻接顶点 则返回"空"
{if(!(*p)->nextarc)  return 0;int t=(*p)->nextarc->adjvex;*p=(*p)->nextarc;return t;
}

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