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图的遍历和生成树求解实现(邻接矩阵、邻接表 —图的深度广度遍历算法的实现和最小生成树PRIM和KRUSCAL算法的实现)

王朝other·作者佚名  2006-07-18
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#include <iostream>

#include <malloc.h>

using namespace std;

#define int_max 10000

#define inf 9999

#define max 20

//…………………………………………邻接矩阵定义……………………

typedef struct ArcCell

{

int adj;

char *info;

}ArcCell,AdjMatrix[20][20];

typedef struct

{

char vexs[20];

AdjMatrix arcs;

int vexnum,arcnum;

}MGraph_L;

//^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

int localvex(MGraph_L G,char v)//返回V的位置

{

int i=0;

while(G.vexs[i]!=v)

{

++i;

}

return i;

}

int creatMGraph_L(MGraph_L &G)//创建图用邻接矩阵表示

{

char v1,v2;

int i,j,w;

cout<<"…………创建无向图…………"<<endl<<"请输入图G顶点和弧的个数:(4 6)不包括“()”"<<endl;

cin>>G.vexnum>>G.arcnum;

for(i=0;i!=G.vexnum;++i)

{

cout<<"输入顶点"<<i<<endl;

cin>>G.vexs[i];

}

for(i=0;i!=G.vexnum;++i)

for(j=0;j!=G.vexnum;++j)

{

G.arcs[i][j].adj=int_max;

G.arcs[i][j].info=NULL;

}

for(int k=0;k!=G.arcnum;++k)

{

cout<<"输入一条边依附的顶点和权:(a b 3)不包括“()”"<<endl;

cin>>v1>>v2>>w;//输入一条边依附的两点及权值

i=localvex(G,v1);//确定顶点V1和V2在图中的位置

j=localvex(G,v2);

G.arcs[i][j].adj=w;

G.arcs[j][i].adj=w;

}

cout<<"图G邻接矩阵创建成功!"<<endl;

return G.vexnum;

}

void ljjzprint(MGraph_L G)

{

int i,j;

for(i=0;i!=G.vexnum;++i)

{

for(j=0;j!=G.vexnum;++j)

cout<<G.arcs[i][j].adj<<" ";

cout<<endl;

}

}

int visited[max];//访问标记

int we;

typedef struct arcnode//弧结点

{

int adjvex;//该弧指向的顶点的位置

struct arcnode *nextarc;//弧尾相同的下一条弧

char *info;//该弧信息

}arcnode;

typedef struct vnode//邻接链表顶点头接点

{

char data;//结点信息

arcnode *firstarc;//指向第一条依附该结点的弧的指针

}vnode,adjlist;

typedef struct//图的定义

{

adjlist vertices[max];

int vexnum,arcnum;

int kind;

}algraph;

//…………………………………………队列定义……………………

typedef struct qnode

{

int data;

struct qnode *next;

}qnode,*queueptr;

typedef struct

{

queueptr front;

queueptr rear;

}linkqueue;

//………………………………………………………………………

typedef struct acr

{

int pre;//弧的一结点

int bak;//弧另一结点

int weight;//弧的权

}edg;

int creatadj(algraph &gra,MGraph_L G)//用邻接表存储图

{

int i=0,j=0;

arcnode *arc,*tem,*p;

for(i=0;i!=G.vexnum;++i)

{

gra.vertices[i].data=G.vexs[i];

gra.vertices[i].firstarc=NULL;

}

for(i=0;i!=G.vexnum;++i)

{

for(j=0;j!=G.vexnum;++j)

{

if(gra.vertices[i].firstarc==NULL)

{

if(G.arcs[i][j].adj!=int_max&&j!=G.vexnum)

{

arc=(arcnode *)malloc(sizeof(arcnode));

arc->adjvex=j;

gra.vertices[i].firstarc=arc;

arc->nextarc=NULL;

p=arc;

++j;

while(G.arcs[i][j].adj!=int_max&&j!=G.vexnum)

{

tem=(arcnode *)malloc(sizeof(arcnode));

tem->adjvex=j;

gra.vertices[i].firstarc=tem;

tem->nextarc=arc;

arc=tem;

++j;

}

--j;

}

}

else

{

if(G.arcs[i][j].adj!=int_max&&j!=G.vexnum)

{

arc=(arcnode *)malloc(sizeof(arcnode));

arc->adjvex=j;

p->nextarc=arc;

arc->nextarc=NULL;

p=arc;

}

}

}

}

gra.vexnum=G.vexnum;

gra.arcnum=G.arcnum;

/*for(i=0;i!=gra.vexnum;++i)

{

arcnode *p;

cout<<i<<" ";

p=gra.vertices[i].firstarc;

while(p!=NULL)

{

cout<<p->adjvex;

p=p->nextarc;

}

cout<<endl;

}*/

cout<<"图G邻接表创建成功!"<<endl;

return 1;

}

void adjprint(algraph gra)

{

int i;

for(i=0;i!=gra.vexnum;++i)

{

arcnode *p;

cout<<i<<" ";

p=gra.vertices[i].firstarc;

while(p!=NULL)

{

cout<<p->adjvex;

p=p->nextarc;

}

cout<<endl;

}

}

int firstadjvex(algraph gra,vnode v)//返回依附顶点V的第一个点

//即以V为尾的第一个结点

{

if(v.firstarc!=NULL)

return v.firstarc->adjvex;

}

int nextadjvex(algraph gra,vnode v,int w)//返回依附顶点V的相对于W的下一个顶点

{

arcnode *p;

p=v.firstarc;

while(p!=NULL&&p->adjvex!=w)

{

p=p->nextarc;

}

if(p->adjvex==w&&p->nextarc!=NULL)

{

p=p->nextarc;

return p->adjvex;

}

if(p->adjvex==w&&p->nextarc==NULL)

return -10;

}

int initqueue(linkqueue &q)//初始化队列

{

q.rear=(queueptr)malloc(sizeof(qnode));

q.front=q.rear;

if(!q.front)

return 0;

q.front->next=NULL;

return 1;

}

int enqueue(linkqueue &q,int e)//入队

{

queueptr p;

p=(queueptr)malloc(sizeof(qnode));

if(!p)

return 0;

p->data=e;

p->next=NULL;

q.rear->next=p;

q.rear=p;

return 1;

}

int dequeue(linkqueue &q,int &e)//出队

{

queueptr p;

if(q.front==q.rear)

return 0;

p=q.front->next;

e=p->data;

q.front->next=p->next;

if(q.rear==p)

q.rear=q.front;

free(p);

return 1;

}

int queueempty(linkqueue q)//判断队为空

{

if(q.front==q.rear)

return 1;

return 0;

}

void bfstra(algraph gra)//广度优先遍历

{

int i,e;

linkqueue q;

for(i=0;i!=gra.vexnum;++i)

visited[i]=0;

initqueue(q);

for(i=0;i!=gra.vexnum;++i)

if(!visited[i])

{ visited[i]=1;

cout<<gra.vertices[i].data;

enqueue(q,i);

while(!queueempty(q))

{

dequeue(q,e);

// cout<<" "<<e<<" ";

for(we=firstadjvex(gra,gra.vertices[e]);we>=0;we=nextadjvex(gra,gra.vertices[e],we))

{

if(!visited[we])

{

visited[we]=1;

cout<<gra.vertices[we].data;

enqueue(q,we);

}

}

}

}

}

int dfs(algraph gra,int i);//声明DFS

int dfstra(algraph gra)

{

int i,j;

for(i=0;i!=gra.vexnum;++i)

{

visited[i]=0;

}

for(j=0;j!=gra.vexnum;++j)

{

if(visited[j]==0)

dfs(gra,j);

}

return 0;

}

int dfs(algraph gra,int i)

{

visited[i]=1;

int we1;

// cout<<i<<visited[i]<<endl;

cout<<gra.vertices[i].data;

// cout<<endl;

for(we=firstadjvex(gra,gra.vertices[i]);we>=0;we=nextadjvex(gra,gra.vertices[i],we))

{

// cout<<we<<visited[we]<<endl;

we1=we;

// cout<<nextadjvex(gra,gra.vertices[i],we)<<endl;

if(visited[we]==0)

// cout<<

dfs(gra,we);//<<endl;

// cout<<i<<we1<<endl;

we=we1;

// cout<<nextadjvex(gra,gra.vertices[i],we)<<endl;

}

return 12;

}

int bfstra_fen(algraph gra)//求连通分量

{

int i,j;

for(i=0;i!=gra.vexnum;++i)

{

visited[i]=0;

}

for(j=0;j!=gra.vexnum;++j)

{

if(visited[j]==0)

{

dfs(gra,j);

cout<<endl;

}

}

return 0;

}

typedef struct

{

int adjvex;

int lowcost;

}closedge;

/*int minimum(closedge *p);

int minispantree(MGraph_L G,char u)

{

int k,j,i;

closedge closedge_a[20];

k=localvex(G,u);

// cout<<k<<endl;

for(j=0;j!=G.vexnum;++j)

{

if(j!=k)

{

closedge_a[j].adjvex=u;

closedge_a[j].lowcost=G.arcs[k][j].adj;

}

for(i=1;i!=G.vexnum;++i)

{

k=minimum(closedge_a);

cout<<k;

cout<<closedge_a[k].adjvex<<" "<<G.vexs[k]<<endl;

closedge_a[k].lowcost=0;

for(j=0;j!=G.vexnum;++j)

if(G.arcs[k][j].adj<closedge_a[j].lowcost)

{

closedge_a[j].adjvex=G.vexs[k];

closedge_a[j].lowcost=G.arcs[k][j].adj;

}

}

}

return 0;

}

int minimum(closedge *p)

{

int s=10000;

for(;p!=NULL;++p)

{

if(s>p->lowcost)

s=p->lowcost;

}

return s;

}*/

int prim(int g[][max],int n) //最小生成树PRIM算法

{

int lowcost[max],prevex[max]; //LOWCOST[]存储当前集合U分别到剩余结点的最短路径

//prevex[]存储最短路径在U中的结点

int i,j,k,min;

for(i=2;i<=n;i++) //n个顶点,n-1条边

{

lowcost[i]=g[1][i]; //初始化

prevex[i]=1; //顶点未加入到最小生成树中

}

lowcost[1]=0; //标志顶点1加入U集合

for(i=2;i<=n;i++) //形成n-1条边的生成树

{

min=inf;

k=0;

for(j=2;j<=n;j++) //寻找满足边的一个顶点在U,另一个顶点在V的最小边

if((lowcost[j]<min)&&(lowcost[j]!=0))

{

min=lowcost[j];

k=j;

}

printf("(%d,%d)%d\t",prevex[k]-1,k-1,min);

lowcost[k]=0; //顶点k加入U

for(j=2;j<=n;j++) //修改由顶点k到其他顶点边的权值

if(g[k][j]<lowcost[j])

{

lowcost[j]=g[k][j];

prevex[j]=k;

}

printf("\n");

}

return 0;

}

int acrvisited[100];//kruscal弧标记数组

int find(int acrvisited[],int f)

{

while(acrvisited[f]>0)

f=acrvisited[f];

return f;

}

void kruscal_arc(MGraph_L G,algraph gra)

{

edg edgs[20];

int i,j,k=0;

for(i=0;i!=G.vexnum;++i)

for(j=i;j!=G.vexnum;++j)

{

if(G.arcs[i][j].adj!=10000)

{

edgs[k].pre=i;

edgs[k].bak=j;

edgs[k].weight=G.arcs[i][j].adj;

++k;

}

}

int x,y,m,n;

int buf,edf;

for(i=0;i!=gra.arcnum;++i)

acrvisited[i]=0;

for(j=0;j!=G.arcnum;++j)

{

m=10000;

for(i=0;i!=G.arcnum;++i)

{

if(edgs[i].weight<m)

{

m=edgs[i].weight;

x=edgs[i].pre;

y=edgs[i].bak;

n=i;

}

}

// cout<<x<<y<<m;

// cout<<endl;

buf=find(acrvisited,x);

edf=find(acrvisited,y);

// cout<<buf<<" "<<edf<<endl;

edgs[n].weight=10000;

if(buf!=edf)

{

acrvisited[buf]=edf;

cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<m;

cout<<endl;

}

}

}

void main()

{

algraph gra;

MGraph_L G;

int i,d,g[20][20];

char a='a';

d=creatMGraph_L(G);

creatadj(gra,G);

vnode v;

cout<<endl<<"……####注意:若该图为非强连通图(含有多个连通分量)时"<<endl

<<" 最小生成树不存在,则显示为非法值。"<<endl<<endl;

cout<<"…………………菜单……………………"<<endl<<endl;

cout<<"0、显示该图的邻接矩阵……………………"<<endl;

cout<<"1、显示该图的邻接表……………………"<<endl;

cout<<"2、深度优先遍历…………………………"<<endl;

cout<<"3、广度优先遍历…………………………"<<endl;

cout<<"4、最小生成树PRIM算法…………………"<<endl;

cout<<"5、最小生成树KRUSCAL算法………………"<<endl;

cout<<"6、该图的连通分量………………………"<<endl<<endl;

int s;

char y='y';

while(y='y')

{

cout<<"请选择菜单:"<<endl;

cin>>s;

switch(s)

{

case 0:

cout<<"邻接矩阵显示如下:"<<endl;

ljjzprint(G);

break;

case 1:

cout<<"邻接表显示如下:"<<endl;

adjprint(gra);

break;

case 2:

cout<<"广度优先遍历:";

bfstra(gra);

cout<<endl;

break;

case 3:

for(i=0;i!=gra.vexnum;++i)

{

visited[i]=0;

}

cout<<"深度优先遍历:";

dfstra(gra);

cout<<endl;

break;

case 4:

for(i=0;i!=G.vexnum;++i)

for(int j=0;j!=G.vexnum;++j)

g[i+1][j+1]=G.arcs[i][j].adj;

cout<<"prim:"<<endl;

prim(g,d);

break;

case 5:

cout<<"kruscal:"<<endl;

kruscal_arc(G,gra);

break;

case 6:

cout<<"连通分量:";

bfstra_fen(gra);

break;

}

cout<<endl<<"是否继续?y/n:";

cin>>y;

if(y=='n')

break;

}

}

 
 
 
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