数据结构实验图的基本操作.docx
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数据结构实验图的基本操作
浙江大学城市学院实验报告
课程名称数据结构
实验项目名称实验十三/十四图的基本操作
学生姓名专业班级学号
实验成绩指导老师(签名)日期2014/06/09
一.实验目的和要求
1、掌握图的主要存储结构。
2、学会对几种常见的图的存储结构进行基本操作。
二.实验内容
1、图的邻接矩阵定义及实现:
建立头文件test13_AdjM.h,在该文件中定义图的邻接矩阵存储结构,并编写图的初始化、建立图、输出图、输出图的每个顶点的度等基本操作实现函数。
同时建立一个验证操作实现的主函数文件test13.cpp(以下图为例),编译并调试程序,直到正确运行。
2、图的邻接表的定义及实现:
建立头文件test13_AdjL.h,在该文件中定义图的邻接表存储结构,并编写图的初始化、建立图、输出图、输出图的每个顶点的度等基本操作实现函数。
同时在主函数文件test13.cpp中调用这些函数进行验证(以下图为例)。
3、填写实验报告,实验报告文件取名为report13.doc。
4、上传实验报告文件report13.doc到BB。
注:
下载p256_GraphMatrix.cpp(邻接矩阵)和p258_GraphAdjoin.cpp(邻接表)源程序,读懂程序完成空缺部分代码。
三.函数的功能说明及算法思路
(包括每个函数的功能说明,及一些重要函数的算法实现思路)
四.实验结果及分析
(包括运行结果截图、结果分析等)
五.心得体会
程序比较难写,但是可以通过之前的一些程序来找到一些规律
(记录实验感受、上机过程中遇到的困难及解决办法、遗留的问题、意见和建议等。
)
【附录----源程序】
256:
//p-255图的存储结构以数组邻接矩阵表示,构造图的算法。
#include
#include
#include
#include
typedefcharVertexType;//顶点的名称为字符
constintMaxVertexNum=10;//图的最大顶点数
constintMaxEdgeNum=100;//边数的最大值
typedefintWeightType;//权值的类型
constWeightTypeMaxValue=32767;//权值的无穷大表示
typedefVertexTypeVexlist[MaxVertexNum];//顶点信息,定点名称
typedefWeightTypeAdjMatrix[MaxVertexNum][MaxVertexNum];//邻接矩阵
typedefenum{DG,DN,AG,AN}GraphKind;//有向图,有向网,无向图,无向网
typedefstruct{
Vexlistvexs;//顶点数据元素
AdjMatrixarcs;//二维数组作邻接矩阵
intvexnum,arcnum;//图的当前顶点数和弧数
GraphKindkind;//图的种类标志
}MGraph;
voidCreateGraph(MGraph&G,GraphKindkd)//采用数组邻接矩阵表示法,构造图G
{//构造有向网G
inti,j,k,q;
charv,w;
G.kind=kd;//图的种类
printf("输入要构造的图的顶点数和弧数:
\n");
scanf("%d,%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
getchar();//过滤回车
printf("依次输入图的顶点名称ABCD...等等:
\n");
for(i=0;igetchar();//过滤回车
for(i=0;ifor(j=0;jif(kd==DN||kd==AN)
G.arcs[i][j]=MaxValue;//网,初始值为无穷大
else
G.arcs[i][j]=0;//图,初始为0
if(kd==DN||kd==AN)
printf("按照:
尾顶点名->头顶点名,权值输入数据:
如A->B,23\n");
else
printf("按照:
尾顶点名->头顶点名输入数据:
A->B\n");
for(k=0;kif(kd==DN||kd==AN)
scanf("%c->%c,%d",&v,&w,&q);//输入弧的两个定点及该弧的权重
else
scanf("%c->%c",&v,&w);
getchar();
for(i=0;iif(G.vexs[i]==v)break;//查找出v在vexs[]中的位置i
if(i==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}
for(j=0;jif(G.vexs[j]==w)break;//查找出v在vexs[]中的位置j
if(j==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}
if(kd==AN)//无向网
{
G.arcs[i][j]=q;//邻接矩阵对应位置置权值
G.arcs[j][i]=q;//无向图为对称矩阵
}
elseif(kd==DN)//有向网
G.arcs[i][j]=q;
elseif(kd==AG)//无向图
{
G.arcs[i][j]=1;//对称矩阵
G.arcs[j][i]=1;
}
else//有向图
G.arcs[i][j]=1;
//getchar();
}
}//CreateGraph
/*注意输入格式,按以下方式输入
构造有向网
输入要构造的网的顶点数和弧数:
4,5
依次输入网的顶点名称ABCD...等等:
abcd
按照:
尾顶点名->头顶点名,权值输入数据:
如A->B,23
a->b,5
a->c,8
c->b,7
a->d,4
d->c,3
输出邻接矩阵
∞|5|8|4|
∞|∞|∞|∞|
∞|7|∞|∞|
∞|∞|3|∞|
Pressanykeytocontinue
*/
voidPrintMGraph(MGraph&G)
{
inti,j;
switch(G.kind)
{
caseDG:
for(i=0;i{
for(j=0;jprintf("%2.d|",G.arcs[i][j]);
printf("\n");
}
break;
caseDN:
for(i=0;i{
for(j=0;jif(G.arcs[i][j]!
=MaxValue)printf("%2.d|",G.arcs[i][j]);
elseprintf("∞|");
}
printf("\n");
}
break;
caseAG:
for(i=0;i{
for(j=0;jprintf("%2.d|",G.arcs[i][j]);
}
printf("\n");
}
break;
caseAN:
//********完成构造无向网****************
/*请模仿编写无向网*/
for(i=0;i{
for(j=0;jif(G.arcs[i][j]!
=MaxValue)printf("%2.d|",G.arcs[i][j]);
elseprintf("∞|");
}
printf("\n");
}
break;
}
}
//*****************完成函数**********************************
voidcountdig(MGraphG)//请完成计算图的入度或初度
{
if(G.kind==DG||G.kind==DN)
{
//计算有向图或网的各个顶点的入度及出度
intoutD,inD;
inti,j;
for(i=0;ioutD=inD=0;
for(j=0;jif(G.arcs[i][j]!
=0&&G.arcs[i][j]!
=MaxValue)
outD++;
}
for(j=0;jif(G.arcs[j][i]!
=0&&G.arcs[j][i]!
=MaxValue)
inD++;
}
printf("%c:
出度是%d,入度是%d\n",G.vexs[i],outD,inD);
}
}
else
{
//计算无向图或网的度
inti,j;
intDu;
for(i=0;iDu=0;
for(j=0;jif(G.arcs[i][j]!
=0&&G.arcs[i][j]!
=MaxValue)
Du++;
}
printf("%c的度是%d\n",G.vexs,Du);
}
}
}
//************参照p265设计深度有限搜索***********
voidDFSMatrix(MGraphG,inti,intn,bool*visited)
{
cout<visited[i]=true;
for(intj=0;jif(G.arcs[i][j]!
=0&&G.arcs[i][j]!
=MaxValue&&!
visited[j])
DFSMatrix(G,j,n,visited);
}
//************参照p268设计广度有限搜索***********
voidBFSMatrix(MGraphG,inti,intn,bool*visited)
{
constintMaxSize=30;
intq[MaxSize]={0};
intfront=0,rear=0;
cout<visited[i]=true;
q[++rear]=i;
while(front!
=rear){
front=(front+1)%MaxSize;
intk=q[front];
for(intj=0;jif(G.arcs[i][j]!
=0&&G.arcs[i][j]!
=MaxValue&&!
visited[j]){
cout<visited[j]=true;
rear=(rear+1)%MaxSize;
q[rear=j];
}
}
}
}
voidmain()
{
MGraphG;
intk;
printf("请选择图的种类:
0:
有向图,1:
有向网,2:
无向图,3:
无向网.请选择:
");
scanf("%d",&k);
switch(k){//DG,DN,AG,AN
case0:
printf("构造有向图\n");
CreateGraph(G,DG);//采用数组邻接矩阵表示法,构造有向图
break;
case1:
printf("构造有向网\n");
CreateGraph(G,DN);//采用数组邻接矩阵表示法,构造有向网AGG
break;
case2:
printf("构造无向图\n");
CreateGraph(G,AG);//采用数组邻接矩阵表示法,构造无向图AGG
break;
case3:
printf("构造无向网\n");
CreateGraph(G,AN);//采用数组邻接矩阵表示法,构造无向网AGG
break;
}
PrintMGraph(G);//打印图的邻接矩阵
bool*visited=newbool[G.vexnum];
inti;
cout<<"按图的邻接矩阵得到的深度优先遍历序列"<for(i=0;iDFSMatrix(G,0,G.vexnum,visited);
cout<<"按图的邻接矩阵得到的广度优先遍历序列"<for(i=0;iBFSMatrix(G,0,G.vexnum,visited);
cout<<"度:
"<countdig(G);
}
258:
//p-258图的存储结构以邻接表表示,构造图的算法。
//已完成若干函数,对尚未完成的请补全
//请注意输入格式,按以下方式构建一个图
/*
请选择图的种类:
0:
有向图,1:
有向网,2:
无向图,3:
无向网.请选择:
0
构造有向图
输入要构造的有向图的顶点数和弧数:
4,5
依次输入图的顶点名称ABCD...等等:
abcd
按照:
尾顶点名->头顶点名输入数据:
如A->B
a->b
a->c
a->d
c->b
d->c
*/
#include
#include
#include
#include
typedefcharVertexType;//顶点的名称为字符
constintMaxVertexNum=10;//图的最大顶点数
constintMaxEdgeNum=100;//边数的最大值
typedefintWeightType;//权值的类型
constWeightTypeMaxValue=32767;//权值的无穷大表示
typedefVertexTypeVexlist[MaxVertexNum];//顶点信息,定点名称
//邻接矩阵
typedefenum{DG,DN,AG,AN}GraphKind;//有向图,有向网,无向图,无向网
structEdgeNode{//链表边结点,表示弧
intadjvex;//存放及头结点顶点有关的另一个顶点在邻接表(数组)中的下标。
EdgeNode*next;//指向链表下一个结点
WeightTypeinfo;//权重值,或为该弧相关信息
};
typedefstructVNode{//邻接表,表示顶点
VertexTypedata;//顶点数据,顶点名称
EdgeNode*firstarc;//指向边结点链表第一个结点
}VNode,AdjList[MaxVertexNum];
typedefstruct{
AdjListvertices;
intvexnum,arcnum;//图的当前顶点数和弧数
GraphKindkind;//图的种类标志
}ALGraph;
voidCreateGraph_DG(ALGraph&G){//构造有向图G
EdgeNode*p;
inti,j,k;
charv,w;
G.kind=DG;//图的种类
printf("输入要构造的有向图的顶点数和弧数:
\n");
scanf("%d,%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
getchar();//过滤回车
printf("依次输入图的顶点名称ABCD...等等:
\n");
for(i=0;iscanf("%c",&G.vertices[i].data);//构造顶点数据
G.vertices[i].firstarc=NULL;//初始化指向链表指针
}
getchar();//过滤回车
printf("按照:
尾顶点名->头顶点名输入数据:
如A->B\n");
for(k=0;kscanf("%c->%c",&v,&w);
getchar();
for(i=0;iif(G.vertices[i].data==v)break;//查找出v在vertices[]中的位置i
if(i==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}
for(j=0;jif(G.vertices[j].data==w)break;//查找出w在vertices[]中的位置i
if(j==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}
p=(EdgeNode*)malloc(sizeof(EdgeNode));//申请弧结点
p->adjvex=j;//置入弧尾顶点号
p->info=MaxValue;//图的权值默认为无穷大
p->next=G.vertices[i].firstarc;//插入链表
G.vertices[i].firstarc=p;
}
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
voidCreateGraph_DN(ALGraph&G)//构造有向网G
{
EdgeNode*p;
inti,j,k;
charv,w;
WeightTypeq;
G.kind=DN;//图的种类
printf("输入要构造的有向网的顶点数和弧数:
\n");
scanf("%d,%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
getchar();//过滤回车
printf("依次输入图的顶点名称ABCD...等等:
\n");
for(i=0;iscanf("%c",&G.vertices[i].data);//构造顶点数据
G.vertices[i].firstarc=NULL;//初始化指向链表指针
}
getchar();//过滤回车
printf("按照:
尾顶点名->头顶点名,权值输入数据:
如A->B,8\n");
for(k=0;kscanf("%c->%c,%d",&v,&w,&q);
getchar();
for(i=0;iif(G.vertices[i].data==v)break;//查找出v在vertices[]中的位置i
if(i==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}
for(j=0;jif(G.vertices[j].data==w)break;//查找出w在vertices[]中的位置i
if(j==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}
p=(EdgeNode*)malloc(sizeof(EdgeNode));//申请弧结点
p->adjvex=j;//置入弧尾顶点号
p->info=q;//图的权值默认为无穷大
p->next=G.vertices[i].firstarc;//插入链表
G.vertices[i].firstarc=p;
}
}
voidCreateGraph_AG(ALGraph&G)//构造无向图G
{
EdgeNode*p;
inti,j,k;
charv,w;
G.kind=AG;//图的种类
printf("输入要构造的有向图的顶点数和弧数:
\n");
scanf("%d,%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
getchar();//过滤回车
printf("依次输入图的顶点名称ABCD...等等:
\n");
for(i=0;iscanf("%c",&G.vertices[i].data);//构造顶点数据
G.vertices[i].firstarc=NULL;//初始化指向链表指针
}
getchar();//过滤回车
printf("按照:
尾顶点名->头顶点名输入数据:
如A->B\n");
for(k=0;kscanf("%c->%c",&v,&w);
getchar();
for(i=0;iif(G.vertices[i].data==v)break;//查找出v在vertices[]中的位置i
if(i==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}
for(j=0;jif(G.vertices[j].data==w)break;//查找出w在vertices[]中的位置i
if(j==G.vexnum){cerr<<"vertexERROR!
";exit
(1);}