第十二周 图 项目2--操作用邻接表存储的图

/*   

* 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：张志康  

* 完成日期：2015年11月16日   

* 版本号：vc++6.0   

*   

* 问题描述：

假设图G采用邻接表存储，分别设计实现以下要求的算法：
（1）输出出图G中每个顶点的出度；
（2）求出图G中出度最大的一个顶点，输出该顶点编号；
（3）计算图G中出度为0的顶点数；
（4）判断图G中是否存在边 <i,j> 。
利用下图作为测试用图，输出结果。

提示：（1）分别设计函数实现算法；（2）不要全部实现完再测试，而是实现一个，测试一个；（3）请利用图算法库。

* 输入描述：

* 程序输出：

 */ 

代码：

　1.头文件：graph.h，包含定义图数据结构的代码、宏定义、要实现算法的函数的声明；

#ifndef GRAPH_H_INCLUDED
#define GRAPH_H_INCLUDED

#define MAXV 100                //最大顶点个数
#define INF 32767       //INF表示∞
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 ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g); //用普通数组构造图的邻接矩阵
void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&); //用普通数组构造图的邻接表
void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G);//将邻接矩阵g转换成邻接表G
void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g);//将邻接表G转换成邻接矩阵g
void DispMat(MGraph g);//输出邻接矩阵g
void DispAdj(ALGraph *G);//输出邻接表G

#endif // GRAPH_H_INCLUDED

 

　　2.源文件：graph.cpp，包含实现各种算法的函数的定义

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "graph.h"

//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 ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g)
{
    int i,j,count=0;  //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数
    g.n=n;
    for (i=0; i<g.n; i++)
        for (j=0; j<g.n; j++)
        {
            g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j]，计算存储位置的功夫在此应用
            if(g.edges[i][j]!=0)
                count++;
        }
    g.e=count;
}

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 MatToList(MGraph g, ALGraph *&G)
//将邻接矩阵g转换成邻接表G
{
    int i,j;
    ArcNode *p;
    G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph));
    for (i=0; i<g.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<g.n; i++)                   //检查邻接矩阵中每个元素
        for (j=g.n-1; j>=0; j--)
            if (g.edges[i][j]!=0)       //存在一条边
            {
                p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));   //创建一个节点*p
                p->adjvex=j;
                p->info=g.edges[i][j];
                p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc;      //采用头插法插入*p
                G->adjlist[i].firstarc=p;
            }
    G->n=g.n;
    G->e=g.e;
}

void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g)
//将邻接表G转换成邻接矩阵g
{
    int i,j;
    ArcNode *p;
    for (i=0; i<g.n; i++)   //先初始化邻接矩阵
        for (j=0; j<g.n; j++)
            g.edges[i][j]=0;
    for (i=0; i<G->n; i++)  //根据邻接表，为邻接矩阵赋值
    {
        p=G->adjlist[i].firstarc;
        while (p!=NULL)
        {
            g.edges[i][p->adjvex]=p->info;
            p=p->nextarc;
        }
    }
    g.n=G->n;
    g.e=G->e;
}

void DispMat(MGraph g)
//输出邻接矩阵g
{
    int i,j;
    for (i=0; i<g.n; i++)
    {
        for (j=0; j<g.n; j++)
            if (g.edges[i][j]==INF)
                printf("%3s","∞");
            else
                printf("%3d",g.edges[i][j]);
        printf("\n");
    }
}

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");
    }
}

 

    3.在同一项目（project）中建立一个源文件(如main.cpp)，编制main函数，完成相关的测试工作。 例：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "graph.h"

//返回图G中编号为v的顶点的出度
int OutDegree(ALGraph *G,int v)
{
    ArcNode *p;
    int n=0;
    p=G->adjlist[v].firstarc;
    while (p!=NULL)
    {
        n++;
        p=p->nextarc;
    }
    return n;
}

//输出图G中每个顶点的出度
void OutDs(ALGraph *G)
{
    int i;
    for (i=0; i<G->n; i++)
        printf("  顶点%d:%d\n",i,OutDegree(G,i));
}

//输出图G中出度最大的一个顶点
void OutMaxDs(ALGraph *G)
{
    int maxv=0,maxds=0,i,x;
    for (i=0; i<G->n; i++)
    {
        x=OutDegree(G,i);
        if (x>maxds)
        {
            maxds=x;
            maxv=i;
        }
    }
    printf("顶点%d，出度=%d\n",maxv,maxds);
}
//输出图G中出度为0的顶点数
void ZeroDs(ALGraph *G)
{
    int i,x;
    for (i=0; i<G->n; i++)
    {
        x=OutDegree(G,i);
        if (x==0)
            printf("%2d",i);
    }
    printf("\n");
}

//返回图G中是否存在边<i,j>
bool Arc(ALGraph *G, int i,int j)
{
    ArcNode *p;
    bool found = false;
    p=G->adjlist[i].firstarc;
    while (p!=NULL)
    {
        if(p->adjvex==j)
        {
            found = true;
            break;
        }
        p=p->nextarc;
    }
    return found;
}

int main()
{
    ALGraph *G;
    int A[7][7]=
    {
        {0,1,1,1,0,0,0},
        {0,0,0,0,1,0,0},
        {0,0,0,0,1,1,0},
        {0,0,0,0,0,0,1},
        {0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,1,1,0,1},
        {0,1,0,0,0,0,0}
    };
    ArrayToList(A[0], 7, G);
    printf("(1)各顶点出度:\n");
    OutDs(G);
    printf("(2)最大出度的顶点信息:");
    OutMaxDs(G);
    printf("(3)出度为0的顶点:");
    ZeroDs(G);
    printf("(4)边<2,6>存在吗？");
    if(Arc(G,2,6))
        printf("是\n");
    else
        printf("否\n");
    printf("\n");
    return 0;
}

运行结果：

学习总结：

心得体会：