图的遍历实验报告四.docx
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图的遍历实验报告四
数据结构试验报告
实验四
综合设计
实验题目：
树的遍历
专业班级：
计科系1507班
组长：
李煜（2015100733）
组员：
高干（2015100730）
张慧锋（2015100725）
王俊艳（2015100715）
2017年6月3日
实验报告
实验类型综合设计实验室软件实验室二
一、实验题目
树的遍历
二、实验目的和要求
实验目的：
1.使学生可以巩固所学的有关图的基本知识。
2.熟练掌握图的存储结构。
3.熟练掌握图的两种遍历算法。
4．进一步掌握图的结构及非线性特点。
5．进一步巩固对指针的使用，编写图的创建和遍历基本操作的实现程序。
实验要求：
1．无向图中的相关信息要从终端以正确的方式输入；
2.具体的输入和输出格式不限；
3．算法要具有较好的健壮性，对错误操作要做适当处理；
4．程序算法作简短的文字注释。
三、需求分析
很多问题都是建立在图的遍历的基础上实现的，所以必须有一个程序能够实现将图进行广度和深度遍历，必须对图的所有节点进行访问。
以无向图为例，以无向图的邻接表和邻接矩阵为存储结构，分别实现对图进行广度和深度遍历。
提供完整测试数据、原代码文件、提供系统运作流程图、数据传递及函数功能实现原理。
分析程序编写中产生的问题，并列出错误分析过程及解决方法。
四、概要设计
本次开发的“树的遍历”实现了上述程序功能，代码如下：
#include
#include
#defineMAX_VERTEX_NUM20
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
#defineTRUE1
#defineOK1
#defineFALSE0
#defineERROR0
#defineOVERFLOW-2
typedefintInfoType;
typedefintVertexType;
typedefintStatus;
typedefintQElemType;
typedefintSElemType;
typedefenum{DG,DN,UDG,UDN}GraphKind;//{有向图,有向网,无向图,无向网}
boolvisited[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstructArcNode
{
intadjvex;//该弧所指向的顶点在数组中的下标
structArcNode*nextarc;
InfoType*info;//该弧相关信息的指针
}ArcNode;
typedefstructVNode
{
VertexTypedata;//顶点信息
ArcNode*firstarc;//指向第一条依附该顶点的弧的指针
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstruct
{
AdjListvertices;
intvexnum,arcnum;//图的当前顶点数和弧数
intkind;//图的种类标志
}ALGraph;
typedefstruct
{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
typedefstructQNode
{
QElemTypedata;
structQNode*next;
}QNode,*QueuePtr;
typedefstruct
{
QueuePtrfront;
QueuePtrrear;
}LinkQueue;
intLocateVex（ALGraphG,VertexTypev）
{//返回数组下标值
inti;
for（i=0;iif（G.vertices[i].data==v）
returni;
return-1;
}
voidCreateDN（ALGraph&G）
{//采用邻接表存储表示,构造有向图G（G.kind=DN）
inti,j,k;ArcNode*p;
VertexTypev1,v2;
G.kind=DN;
printf（"输入顶点数:
"）;
scanf（"%d",&G.vexnum）;
printf（"输入弧数:
"）;
scanf（"%d",&G.arcnum）;
printf（"输入顶点:
\n"）;
for（i=0;i{//构造表头向量
scanf（"%d",&G.vertices[i].data）;
G.vertices[i].firstarc=NULL;//初始化指针
}
for（k=0;k{
printf（"第%d条弧:
\n",k+1）;
scanf（"%d",&v1）;
scanf（"%d",&v2）;//输入一条弧的始点和终点
i=LocateVex（G,v1）;
j=LocateVex（G,v2）;//确定v1和v2在G中位置
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;//假定有足够空间
p->adjvex=j;
p->nextarc=G.vertices[i].firstarc;
G.vertices[i].firstarc=p;
scanf（"%d",&p->info）;
}//for
}
StatusPush（SqStack&S,SElemTypee）
{
if（S.top-S.base>=S.stacksize）
{
S.base=（SElemType*）realloc（S.base,（S.stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（SElemType））;
if（!
S.base）exit（OVERFLOW）;
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S.top++=e;
returnOK;
}
StatusInitStack（SqStack&S）
{
S.base=（SElemType*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（SElemType））;
if（!
S.base）exit（OVERFLOW）;
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
returnOK;
}
StatusPop（SqStack&S,SElemType&e）
{
if（S.top==S.base）returnERROR;
e=*--S.top;returnOK;
}
StatusGetTop（SqStackS,SElemType&e）
{
if（S.top==S.base）returnERROR;
e=*（S.top-1）;returnOK;
}
StatusStackEmpty（SqStackS）
{
if（S.top==S.base）returnTRUE;
returnFALSE;
}
StatusInitQueue（LinkQueue&Q）
{
Q.front=Q.rear=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
if（!
Q.front）exit（OVERFLOW）;
Q.front->next=NULL;
returnOK;
}
StatusEnQueue（LinkQueue&Q,QElemTypee）
{
QueuePtrp=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
if（!
p）exit（OVERFLOW）;
p->data=e;
p->next=NULL;
Q.rear->next=p;
Q.rear=p;
returnOK;
}
StatusDeQueue（LinkQueue&Q,QElemType&e）
{
if（Q.front==Q.rear）returnERROR;
QueuePtrp=Q.front->next;
e=p->data;
Q.front->next=p->next;
if（Q.rear==p）
Q.rear=Q.front;
free（p）;
returnOK;
}
StatusQueueEmpty（LinkQueueQ）
{
if（Q.front==Q.rear）
returnTRUE;
returnFALSE;
}
intFirstAdjVex（ALGraphG,intu）
{
if（!
G.vertices[u].firstarc）return-1;
returnLocateVex（G,G.vertices[u].firstarc->adjvex）;
}
intNextAdjVex（ALGraphG,intu,intw）
{
ArcNode*p=G.vertices[u].firstarc;
while（p&&LocateVex（G,p->adjvex）!
=w）p=p->nextarc;
if（!
p）returnFirstAdjVex（G,u）;
p=p->nextarc;
if（!
p）
return-1;
returnLocateVex（G,p->adjvex）;
}
voidVisit（ALGraphG,intv）
{
printf（"%2d",G.vertices[v].data）;
}
voidDFSTraverse（ALGraphG）
{//按深度优先非递归遍历图G,使用辅助栈S和访问标志数组visited
intv,w;
SqStackS;
for（v=0;vInitStack（S）;
for（v=0;vif（!
visited[v]）
{//v尚未被访问
visited[v]=TRUE;
Visit（G,v）;
Push（S,v）;//v进栈
while（!
StackEmpty（S））
{
for（w=FirstAdjVex（G,v）;w>=0;w=NextAdjVex（G,v,w））
{
if（!
visited[w]）
{Visit（G,w）;
visited[w]=TRUE;
Push（S,w）;
GetTop（S,v）;
}//if
}//for
Pop（S,v）;
GetTop（S,v）;
}//while
}//if
printf（"\n"）;
}
voidBFSTraverse（ALGraphG）
{//按广度优先非递归遍历图G,使用辅助队列Q和访问标志数组visited
intv,u,w;LinkQueueQ;
for（v=0;vvisited[v]=FALSE;
InitQueue（Q）;
for（v=0;vif（!
visited[v]）
{//v尚未被访问visited[v]=TRUE;
Visit（G,v）;
EnQueue（Q,v）;//v入队列
while（!
QueueEmpty（Q））
{
DeQueue（Q,u）;//队头元素出队并置为u
for（w=FirstAdjVex（G,u）;w>=0;w=NextAdjVex（G,u,w））
if（!
visited[w]）
{//w为u的尚未访问的邻接顶点
visited[w]=TRUE;
Visit（G,w）;
EnQueue（Q,w）;
}//if
}//while
}//if
printf（"\n"）;
}
voidPrintDN（ALGraphG）
{
inti;
ArcNode*p;
printf（"顶点:
\n"）;
for（i=0;iprintf（"%2d",G.vertices[i].data）;
printf（"\n弧:
\n"）;
for（i=0;i{
p=G.vertices[i].firstarc;
if（p）
{
while（p）
{
printf（"%d→%d（%d）\t",i,p->adjvex,p->info）;
p=p->nextarc;
}
printf（"\n"）;
}//if
}//for
}
voidmain（）
{
ALGraphG;
CreateDN（G）;
PrintDN（G）;
printf（"深度优先遍历:
"）;
DFSTraverse（G）;
printf（"广度优先遍历:
"）;
BFSTraverse（G）;
}
本程序包含的各个模块详情介绍如下：
函数名
函数名（中文注释）
功能简介
main（）
主函数
显示系统功能菜单，提供各功能的接口。
BFSTraverse（）
广度遍历
使用辅助队列访问数组
PrintDN（）
录入信息
输入弧顶点
Push（）
存储
采用邻接表存储表示,构造有向图G
InitStack（）
开辟存储节点
以指针方式开辟节点
各功能模块之间的调用关系如下：
五、使用说明
1、程序名为“数的遍历”，运行坏境为VisualC++，程序执行后显示“输入顶点数”；
2、输入顶点数后，根据提示输入弧数；
3、输入弧数后，根据提示依次输入各个顶点；
4、录完全部顶点后，根据提示依次输入各个弧，按enter键显示顶点，弧，深度优先遍历
和广度优先遍历。
六、调试分析
在本系统的编写过程中，我们遇到的主要问题及解决方案：
结构体设计不合理，影响了后续的函数编写，导致系统在数据处理时不能正确读取相关数据。
解决方案：
依据需求重新设计结构体，并增加了宏定义，重新编写函数中的各部分初始化语句，排查并修正错误。
测试结果
1、执行“树的遍历”程序后显示“输入顶点数”，此时键入顶点数为4。
2、键入顶点数为4后，根据提示按输入弧数为4：
3、输入弧数后，根据提示依次输入各个顶点为1、2、3、4：
4、录完全部顶点后，根据提示依次输入各个弧，按enter键显示出了顶点，弧，深度优先
遍历和广度优先遍历：
六、实验总结
1、通过这次实验，使我们基本上掌握了图的存储和遍历，让我弄清楚了如何用邻接矩
阵和邻接链表对图进行存储
2、深度优先遍历和广度优先遍历都有着各自的优点，通过程序逐步调试，可以慢慢的
理解这两种遍历方法的内涵和巧妙之处。
3、实验过程中，总体来说还算顺畅，但在编写过程中，要养成良好的编程习惯，以免
出错后浪费大量的时间在查错上。
4、本实验程序设计中，将程序分为五个模块，使得设计时思路清晰，实现时调试顺利，
各模块具有较好的可重用性，确实得到了一次良好的程序设计训练。
附录：
模块分工
李煜（2015100733）：
编写EnQueue（）;DeQueue（）；main（）;
高干（2015100730）：
编写InitQueue（）;StackEmpty（）;GetTop（）;
张慧锋（2015100725）：
编写InitStack（）;CreateDN（）;LocateVex（）;
王俊艳（2015100715）：
编写NextAdjVex（）;DFSTraverse（）;BFSTraverse（）;
全体成员：
结构体设计、系统流程分析、系统外观设计、实验报告
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