拓扑排序算法与数据结构课程设计Word下载.docx
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//该弧所指向的顶点在数组中的位置
structArcNode*next;
//指向当前起点的下一条弧的指针
}ArcNode;
typedefstructVNode//头结点
{VertexTypename;
intindegree;
//顶点入度
ArcNode*firstarc;
//指向当前顶点的第一条弧的指针
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
{AdjListvexhead;
//邻接表头结点数组
intvexnum,arcnum;
//图的顶点数和弧数
}ALGraph;
五、模块划分
1、链式队列操作
1）voidInitQueue（LinkQueue*Q）
功能：
初始化链式队列
参数：
*Q待初始化的队列
2）intQueueEmpty（LinkQueueQ）
判断空队列
Q待判断的队列
返回值：
队列为空返回1；
队列非空返回0
3）voidEnQueue（LinkQueue*Q,ElemTypee）
元素入队列
*Q待操作的队列；
e要入队列的元素
4）voidDeQueue（LinkQueue*Q,ElemType*e）
元素出队列
*e记录出队列元素的变量
2、有向图（DAG）邻接表存储结构（ALG）的操作
1）intLocateVex（ALGraphG,VertexTypev）
顶点在头结点数组中的定位
G待操作的图；
v要在图中定位的顶点
顶点存在则返回在头结点数组中的下标；
否则返回图的顶点数
2）intCreateGraph（ALGraph*G）
建立图
函数内包含了由用户输入顶点数、弧数、顶点以及弧的操作
*G待操作的图
图建立成功返回1；
图建立失败返回0
错误判断：
包含顶点数、弧数是否正确的判断；
包含用户输入的弧的顶点是否存在的判断
3）voidPrintGraph（ALGraphG）
输出有向图
G待输出的图
4）intCreateGraph2（ALGraph*G）
建立预置课程图（输出函数内预置课程信息，并自动建立有向图）
包含顶点数、弧数是否正确的判断
包含弧的顶点是否存在的判断
5）voidPrintGraph2（ALGraphG）
输出预置课程图
3、拓扑排序及拓扑检测算法
1）voidTopologicalSort（ALGraphG）
实现拓扑排序
G待进行拓扑排序的图
包含有向图是否有环的判断
2）voidTopSortCheck（ALGraphG）
运用拓扑排序的思想检测教学计划
函数内包含了由用户输入待检测的课程序列的操作
G待操作的图
包含用户输入的课程是否存在的判断
包含不是拓扑序列的原因（该课程有多少个先决课程未学）
4、主函数
voidmain（）
主函数
利用while语句和switch语句实现菜单化调用函数
六、源程序
#include"
stdlib.h"
stdio.h"
string.h"
/*******************************************/
/*以下为链式队列操作*/
/*定义链式队列类型*/
structQNode*next;
QueuePtrrear;
/*1.初始化链式队列*/
voidInitQueue（LinkQueue*Q）
{Q->
front=Q->
rear=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
if（!
（Q->
front））exit（0）;
Q->
front->
next=NULL;
}
/*2.判断空队列*/
intQueueEmpty（LinkQueueQ）
{if（Q.front==Q.rear）
return1;
else
return0;
/*3.入队列*/
voidEnQueue（LinkQueue*Q,ElemTypee）
{QueuePtrp;
p=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
p）exit（0）;
p->
data=e;
rear->
next=p;
rear=p;
/*4.出队列*/
voidDeQueue（LinkQueue*Q,ElemType*e）
if（Q->
front!
=Q->
rear）
{p=Q->
next;
*e=p->
data;
Q->
next=p->
if（Q->
rear==p）Q->
rear=Q->
front;
free（p）;
}
/****************************************************/
/*以下为有向图（DAG）邻接表存储结构（ALG）的操作*/
#defineMAX_VERTEX_NUM20//最大顶点个数
//顶点信息（名称）
/*图的类型定义（邻接表存储结构）*/
typedefstructArcNode//链表结点
//该弧所指向的顶点在数组中的位置
//指向当前起点的下一条弧的指针
typedefstructVNode//头结点
//顶点入度
//指向当前顶点的第一条弧的指针
//邻接表头结点数组
//图的顶点数和弧数
/*5.顶点在头结点数组中的定位*/
intLocateVex（ALGraphG,VertexTypev）
{inti;
for（i=0;
i<
G.vexnum;
i++）
if（strcmp（v,G.vexhead[i].name）==0）break;
returni;
/*6.建立图（邻接表）*/
intCreateGraph（ALGraph*G）//成功建立返回1，不成功则返回0
{inti,j,k;
VertexTypev1,v2;
ArcNode*newarc;
printf（"
\n输入有向图顶点数和弧数vexnum,arcnum:
"
）;
//输入顶点数和弧数
scanf（"
%d,%d"
&
（*G）.vexnum,&
（*G）.arcnum）;
//输入并判断顶点数和弧数是否正确
if（（*G）.vexnum<
0||（*G）.arcnum<
0||（*G）.arcnum>
（*G）.vexnum*（（*G）.vexnum-1））
{printf（"
\n顶点数或弧数不正确，有向图建立失败！
\n"
return0;
\n输入%d个顶点:
（*G）.vexnum）;
//输入顶点名称
（*G）.vexnum;
{scanf（"
%s"
（*G）.vexhead[i].name）;
\n顶点列表:
\n共有%d个顶点:
"
//输出顶点名称
printf（"
%s"
i++）//邻接表初始化
{（*G）.vexhead[i].firstarc=NULL;
（*G）.vexhead[i].indegree=0;
\n\n输入%d条边:
vivj\n"
（*G）.arcnum）;
//输入有向图的边
for（k=0;
k<
（*G）.arcnum;
k++）
%s%s"
v1,v2）;
//v1是弧的起点（先决条件），v2是弧的终点
i=LocateVex（*G,v1）;
j=LocateVex（*G,v2）;
//定位顶点并判断顶点是否存在
if（i>
=（*G）.vexnum）
{printf（"
顶点%s不存在，有向图建立失败！
v1）;
}if（j>
v2）;
newarc=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
//前插法建顶点链表
newarc->
vexpos=j;
if（（*G）.vexhead[i].firstarc==NULL）
{newarc->
（*G）.vexhead[i].firstarc=newarc;
else
next=（*G）.vexhead[i].firstarc->
（*G）.vexhead[i].firstarc->
next=newarc;
（*G）.vexhead[j].indegree++;
//对应顶点入度计数加1
}
\n有向图建立成功！
return1;
/*7.按邻接表方式输出有向图*/
voidPrintGraph（ALGraphG）
ArcNode*p;
\n输出有向图:
i<
i++）
\n顶点:
G.vexhead[i].name）;
printf（"
入度:
%3d\n"
G.vexhead[i].indegree）;
p=G.vexhead[i].firstarc;
邻接点:
while（p!
=NULL）
G.vexhead[p->
vexpos].name）;
p=p->
//为避免演示时要输入过多数据，以下函数将课程编号、课程间的先后关系通过数组预置
/*8.建立预置课程图（邻接表）*/
intCreateGraph2（ALGraph*G）//成功建立返回1，不成功则返回0
ArcNode*newarc;
VertexTypeSubjectName[12]={"
C1"
"
C2"
C3"
C4"
//课程名称
C5"
C6"
C7"
C8"
C9"
C10"
C11"
C12"
},
RelationV1[16]={"
//基础课
},
RelationV2[16]={"
//以上面课程为基础的课
};
/*输出本程序使用的课程及先后关系表*/
\n本程序预置了如下课程及先后关系:
\n课程编号课程名称先决条件\n\
C1程序设计基础无\n\
C2离散数学C1\n\
C3数据结构C1,C2\n\
C4汇编语言C1\n\
C5语言的设计和分析C3,C4\n\
C6计算机原理C11\n\
C7编译原理C5,C3\n\
C8操作系统C3,C6\n\
C9高等数学无\n\
C10线性代数C9\n\
C11普通物理C9\n\
C12数值分析C9,C10,C1\n"
system（"
PAUSE"
（*G）.vexnum=12;
（*G）.arcnum=16;
\n课程数或先后关系不正确，有向图建立失败！
return0;
}//判断课程数和弧数是否正确
{strcpy（（*G）.vexhead[i].name,SubjectName[i]）;
{strcpy（v1,RelationV1[k]）;
strcpy（v2,RelationV2[k]）;
//定位课程并判断课程是否存在
课程%s不存在，有向图建立失败！
if（j>
//前插法建课程链表
//对应课程入度计数加1
/*9.按邻接表方式输出预置课程图*/
voidPrintGraph2（ALGraphG）
\n课程:
以本课程为基础的课程:
}
/**********************************/
/*以下为拓扑排序算法*/
/*10.拓扑排序*/
voidTopologicalSort（ALGraphG）
{inti,k,count;
ElemTypee;
LinkQueueQ;
/*定义队列*/
InitQueue（&
Q）;
i++）//零入度课程入队列
if（!
G.vexhead[i].indegree）EnQueue（&
Q,i）;
count=0;
//对输出课程计数变量初始化
\n\n\n以上课程的一个拓扑排序序列为:
while（!
QueueEmpty（Q））
{DeQueue（&
Q,&
e）;
//先将入度为零的课程输出
G.vexhead[e].name）;
count++;
//对输出的顶点计数
for（p=G.vexhead[e].firstarc;
p;
p=p->
next）//遍历当前课程的邻接点
{k=p->
vexpos;
//邻接点位置
if（!
（--G.vexhead[k].indegree））//每个邻接点入度减1后若为零则入队列
EnQueue（&
Q,k）;
if（count<
G.vexnum）
\n该有向图有回路，无法完成拓扑排序！
/*以下为拓扑检测算法*/
/*11.运用拓扑排序的思想检测教学计划*/
voidTopSortCheck（ALGraphG）
{inti,k;
ArcNode*p;
VertexTypev,CheckList[12];
//待检测序列
TopologicalSort（G）;
\n输入待检测的课程序列:
i++）//输入待检测序列
scanf（"
CheckList[i]）;
{strcpy（v,CheckList[i]）;
k=LocateVex（G,v）;
if（k>
=G.vexnum）//判断课程是否存在
课程%s不存在！
v）;
return;
if（G.vexhead[k].indegree!
=0）//判断课程入度是否为零
{printf（"
学习课程%s时,还有%d门先决课程未学！
v,G.vexhead[k].indegree）;
本课程序列不是拓扑序列\n\n"
else
{for（p=G.vexhead[LocateVex（G,v）].firstarc;
next）//遍历此课程邻接点
{k=p->
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