第十三周项目五 拓扑排序算法验证

/*
* Copyright (c) 2015, 烟台大学计算机与控制工程学院
* All rights reserved.
* 文件名称： main.cpp,graph.h,graph.cpp
* 作者：巩凯强
* 完成日期：2015年11月28日
* 版本号：codeblocks
*
* 问题描述:  拓扑排序
* 输入描述： 无
* 程序输出： 见运行结果
*/
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define MAXV 100                //最大顶点个数
#define INF 32767    //INF表示∞
#define MaxSize 100
typedef struct
{
    int u;     //边的起始顶点
    int v;     //边的终止顶点
    int w;     //边的权值
} Edge;

typedef int InfoType;

//以下定义邻接矩阵类型
typedef struct
{
    int no;                     //顶点编号
    InfoType info;              //顶点其他信息，在此存放带权图权值
} VertexType;                   //顶点类型

typedef struct                  //图的定义
{
    int edges[MAXV][MAXV];      //邻接矩阵
    int n,e;                    //顶点数，弧数
    VertexType vexs[MAXV];      //存放顶点信息
} MGraph;                       //图的邻接矩阵类型

//以下定义邻接表类型
typedef struct ANode            //弧的结点结构类型
{
    int adjvex;                 //该弧的终点位置
    struct ANode *nextarc;      //指向下一条弧的指针
    InfoType info;              //该弧的相关信息,这里用于存放权值
} ArcNode;

typedef int Vertex;

typedef struct Vnode            //邻接表头结点的类型
{
    Vertex data;                //顶点信息
    int count;                  //存放顶点入度,只在拓扑排序中用
    ArcNode *firstarc;          //指向第一条弧
} VNode;

typedef VNode AdjList[MAXV];    //AdjList是邻接表类型

typedef struct
{
    AdjList adjlist;            //邻接表
    int n,e;                    //图中顶点数n和边数e
} ALGraph;                      //图的邻接表类型

//功能：由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组，构造出用邻接矩阵存储的图
//参数：Arr - 数组名，由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数，在此将参数Arr声明为一维数组名（指向int的指针）
//      n - 矩阵的阶数
//      g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构
void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&G);
void TopSort(ALGraph *G);
void DispAdj(ALGraph *G);

#include "graph.h"
void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&G)
{
    int i,j,count=0;  //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数
    ArcNode *p;
    G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph));
    G->n=n;
    for (i=0; i<n; i++)                 //给邻接表中所有头节点的指针域置初值
        G->adjlist[i].firstarc=NULL;
    for (i=0; i<n; i++)                 //检查邻接矩阵中每个元素
        for (j=n-1; j>=0; j--)
            if (Arr[i*n+j]!=0)      //存在一条边，将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j]
            {
                p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));   //创建一个节点*p
                p->adjvex=j;
                p->info=Arr[i*n+j];
                p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc;      //采用头插法插入*p
                G->adjlist[i].firstarc=p;
            }

    G->e=count;
}
void DispAdj(ALGraph *G)
//输出邻接表G
{
    int i;
    ArcNode *p;
    for (i=0; i<G->n; i++)
    {
        p=G->adjlist[i].firstarc;
        printf("%3d: ",i);
        while (p!=NULL)
        {
            printf("-->%d/%d ",p->adjvex,p->info);
            p=p->nextarc;
        }
        printf("\n");
    }
}
void TopSort(ALGraph *G)
{
    int i,j;
    int St[MAXV],top=-1;            //栈St的指针为top
    ArcNode *p;
    for (i=0; i<G->n; i++)          //入度置初值0
        G->adjlist[i].count=0;
    for (i=0; i<G->n; i++)          //求所有顶点的入度
    {
        p=G->adjlist[i].firstarc;
        while (p!=NULL)
        {
            G->adjlist[p->adjvex].count++;
            p=p->nextarc;
        }
    }
    for (i=0; i<G->n; i++)
        if (G->adjlist[i].count==0)  //入度为0的顶点进栈
        {
            top++;
            St[top]=i;
        }
    while (top>-1)                  //栈不为空时循环
    {
        i=St[top];
        top--;              //出栈
        printf("%d ",i);            //输出顶点
        p=G->adjlist[i].firstarc;   //找第一个相邻顶点
        while (p!=NULL)
        {
            j=p->adjvex;
            G->adjlist[j].count--;
            if (G->adjlist[j].count==0)//入度为0的相邻顶点进栈
            {
                top++;
                St[top]=j;
            }
            p=p->nextarc;       //找下一个相邻顶点
        }
    }
}

#include "graph.h"
int main()
{
    ALGraph *G;
    int A[7][7]=
    {
        {0,0,1,0,0,0,0},
        {0,0,0,1,1,0,1},
        {0,0,0,1,0,0,0},
        {0,0,0,0,1,1,0},
        {0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,0,0,1,0}
    };
    ArrayToList(A[0], 7, G);
    DispAdj(G);
    printf("\n");
    printf("拓扑序列:");
    TopSort(G);
    printf("\n");
    return 0;
}

运行结果：

知识点总结：

（1）从有向图中选择一个没有前驱（即入度为零）的顶点并且输出它。

（2）从图中删去该顶点，并且删去从该定点出发的全部有向边。

（3）重复上述两步，直到图中不再存在没有前驱的顶点为止。

学习心得：

同样也是根据算法在纸上画一画，跟着Debug调试一步一步的往下走，主要的是理解原理。