数据结构实验图实验报告.docx
《数据结构实验图实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数据结构实验图实验报告.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数据结构实验图实验报告
数据结构
实
验
报
告
目的要求
1.掌握图的存储思想及其存储实现。
2.掌握图的深度、广度优先遍历算法思想及其程序实现。
3.掌握图的常见应用算法的思想及其程序实现。
实验容
1.键盘输入数据,建立一个有向图的邻接表。
2.输出该邻接表。
3.在有向图的邻接表的根底上计算各顶点的度,并输出。
4.以有向图的邻接表为根底实现输出它的拓扑排序序列。
5.采用邻接表存储实现无向图的深度优先递归遍历。
6.采用邻接表存储实现无向图的广度优先遍历。
7.在主函数中设计一个简单的菜单,分别调试上述算法。
源程序:
主程序的头文件:
队列
#include
#include
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineOVERFLOW-2
typedefintQElemType;
typedefstructQNode{//队的操作
QElemTypedata;
structQNode*next;
}QNode,*QueuePtr;
typedefstruct{
QueuePtrfront;
QueuePtrrear;
}LinkQueue;
voidInitQueue(LinkQueue&Q){//初始化队列
Q.front=Q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if(!
Q.front)exit(OVERFLOW);//存储分配失败
Q.front->next=NULL;
}
intEnQueue(LinkQueue&Q,QElemTypee)//插入元素e为Q的新的队尾元素
{
QueuePtrp;
p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if(!
p)exit(OVERFLOW);
p->data=e;
p->next=NULL;
Q.rear->next=p;
Q.rear=p;
returnOK;
}
intDeQueue(LinkQueue&Q,QElemType&e)//删除Q的队头元素,用e返回其值
{if(Q.front==Q.rear)returnERROR;
QueuePtrp;
p=Q.front->next;
e=p->data;
Q.front->next=p->next;
if(Q.rear==p)Q.rear=Q.front;
free(p);
returnOK;
}
主程序:
#include
#include
#include"duilie.h"
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineStatusint
#defineMAX_VERTEX_NUM8/*顶点最大个数*/
#defineVertexTypechar/*顶点元素类型*/
enumBOOlean{False,True};
BOOleanvisited[MAX_VERTEX_NUM];//全局变量——访问标志数组
typedefstructArode
{intadjvex;
structArode*nextarc;
intweight;/*边的权*/
}Arode;/*表结点*/
typedefstructVNode
{intdegree,indegree;/*顶点的度,入度*/
VertexTypedata;
Arode*firstarc;
}VNode/*头结点*/,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstruct
{AdjListvertices;
intvexnum,arum;/*顶点的实际数,边的实际数*/
}ALGraph;
//建立图的邻接表
voidcreat_link(ALGraph*G)
{inti,j;
Arode*s;
printf("请依次输入顶点数、边数:
");
scanf("%d%d",&G->vexnum,&G->arum);
for(i=0;ivexnum;i++)
{G->vertices[i].data='A'+i;
G->vertices[i].firstarc=NULL;
}
for(i=0;ivexnum;)
{printf("请输入顶点的数组坐标(假设退出,请输入-1):
");
scanf("%d",&i);
if(i==-1)break;
printf("请输入顶点所指向下一个顶点的数组坐标:
");
scanf("%d",&j);
s=(Arode*)malloc(sizeof(Arode));
s->adjvex=j;
s->nextarc=G->vertices[i].firstarc;
G->vertices[i].firstarc=s;
}
}
//输出邻接表
voidvisit(ALGraphG)
{inti;
Arode*p;
printf("%4s%6s%18s\n","NO","data","adjvexsofarcs");
for(i=0;i{
printf("%4d%5c",i,G.vertices[i].data);
for(p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc)
printf("%3d",p->adjvex);
printf("\n");
}
}
//计算各顶点的度及入度
voidcacu(ALGraph*G)
{
Arode*p;
inti;
for(i=0;ivexnum;i++)
{G->vertices[i].degree=0;G->vertices[i].indegree=0;}//度与初度初始化为零
for(i=0;ivexnum;i++)
for(p=G->vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc)
{G->vertices[i].degree++;
G->vertices[p->adjvex].degree++;
G->vertices[p->adjvex].indegree++;
}
}
voidprint_degree(ALGraphG)
{
inti;
printf("\nNomdatadegreeindegree\n");
for(i=0;iprintf("\n%4d%5c%7d%8d",i,G.vertices[i].data,
G.vertices[i].degree,G.vertices[i].indegree);
printf("\n");
}
//拓扑排序
StatusTopologiSort(ALGraphG)
{inti,count,top=0,stack[50];
Arode*p;
cacu(&G);
print_degree(G);
printf("\nTopologiSortis\n");
for(i=0;iif(!
G.vertices[i].indegree)stack[top++]=i;
count=0;
while(top!
=0)
{
i=stack[--top];
if(count==0)printf("%c",G.vertices[i].data);
elseprintf("-->%c",G.vertices[i].data);
count++;
for(p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc)
if(!
--G.vertices[p->adjvex].indegree)stack[top++]=p->adjvex;
}
if(count}
//在图G中寻找第v个顶点的第一个邻接顶点
intFirstAdjVex(ALGraphG,intv)
{
if(!
G.vertices[v].firstarc)return0;
elsereturn(G.vertices[v].firstarc->adjvex);
}
//在图G中寻找第v个顶点的相对于u的下一个邻接顶点
intNextAdjVex(ALGraphG,intv,intu)
{
Arode*p;
p=G.vertices[v].firstarc;
while(p->adjvex!
=u)p=p->nextarc;//在顶点v的弧链中找到顶点u
if(p->nextarc==NULL)return0;//假设已是最后一个顶点,返回0
elsereturn(p->nextarc->adjvex);//返回下一个邻接顶点的序号
}
//采用邻接表存储实现无向图的深度优先递归遍历
voidDFS(ALGraphG,inti)
{intw;
visited[i]=True;//访问第i个顶点
printf("%d->",i);
for(w=FirstAdjVex(G,i);w;w=NextAdjVex(G,i,w))
if(!
visited[w])DFS(G,w);//对尚未访问的邻接顶点w调用DFS
}
voidDFSTraverse(ALGraphG)
{inti;
printf("DFSTraverse:
");
for(i=0;ifor(i=0;iif(!
visited[i])DFS(G,i);//对尚未访问的顶点调用DFS
}
//按广度优先非递归的遍历图G,使用辅助队列Q和访问标志数组visited
voidBFSTraverse(ALGraphG)
{
inti,u,w;
LinkQueueQ;
printf("BFSTreverse:
");
for(i=0;iInitQueue(Q);//初始化队列
for(i=0;iif(!
visited[i])
{visited[i]=True;//访问顶点i
printf("%d->",i);
EnQueue(Q,i);//将序号i入队列
while(!
(Q.front==Q.rear))//假设队列不空,继续
{DeQueue(Q,u);//将队头元素出队列并置为u
for(w=FirstAdjVex(G,u);w;w=NextAdjVex(G,u,w))
if(!
visited[w])//对u的尚未访问的邻接顶点w进展访问并入队列
{visited[w]=True;
printf("%d->",w);
EnQueue(Q,w);
}
}
}
}
voidmain()
{
ALGraphG;
intselect;
printf("图的有关操作实验\n");
do{
printf("\n1创立一个有向图的邻接表2输出该邻接表\n");
printf("3.输出该有向图的度和入度4.输出该有向图拓扑排序序列\n");
printf("5.创立一个无向图的邻接表6.深度优先递归遍历该无向图\n");
printf("7.广度优先遍历该无向图0.退出\n");
printf("请输入选择:
");
scanf("%d",&select);
switch(select){
case1:
printf("\n创立一个有向图的邻接表:
\n");
creat_link(&G);
break;
case2:
printf("\n输出该邻接表:
\n");
visit(G);
break;
case3:
printf("\n输出该有向图的度和入度:
\n");
cacu(&G);
print_degree(G);
break;
case4:
printf("\n输出该有向图拓扑排序序列:
\n");
if(!
TopologiSort(G))printf("Toposortisnotsuccess!
");
break;
case5:
printf("\n创立一个无向图的邻接表:
\n");
creat_link(&G);
break;
case6:
printf("\n深度优先递归遍历该无向图:
\n");
DFSTraverse(G);
break;
case7:
printf("\n广度优先遍历该无向图:
\n");
BFSTraverse(G);
break;
case0:
break;
default:
printf("输入选项错误!
重新输入!
\n");
}
}while(select);
}
运行结果截图:
1.主菜单界面:
2.创立一个有向图的领接表
3.输出该邻接表
4.在有向图的邻接表的根底上计算各顶点的度,并输出。
5.输出它的拓扑排序序列
6.输出所建无向图的邻接表
7.深度优先递归遍历该无向图
8.广度优先遍历该无向图
说明:
本实验用的有向图是课本182页图7.28,无向图为课本168页图〔a〕
实验总结
这次的图的操作实验,与树的操作类似,但又比树复杂,包含更多的存储构造和遍历方法的操作,而且图的遍历需要沿着弧进展,以便输出弧上的信息。
本实验中图的遍历采用邻接表的存储构造,在输入图的信息时,首先要画出图的邻接表信息。
图有两种遍历的形式,一种为深度优先搜索,另一种为广度优先搜索。
由于能力有限,没能实现图的深度非递归优先搜索,而是实现了图的深度递归优先搜索。
本实验根本完成了图的操作,也学到了很多关于图的知识和算法。