数据结构实验图实验报告.docx
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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。
实验内容
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基础上计算各顶点的度，并输出。
4．以有向图的邻接表为基础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
typedefstructArcNode
{intadjvex;
structArcNode*nextarc;
intweight;/*边的权*/
}ArcNode;/*表结点*/
typedefstructVNode
{intdegree,indegree;/*顶点的度，入度*/
VertexTypedata;
ArcNode*firstarc;
}VNode/*头结点*/,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstruct
{AdjListvertices;
intvexnum,arcnum;/*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;
ArcNode*s;
printf（"请依次输入顶点数、边数：
"）;
scanf（"%d%d",&G->vexnum,&G->arcnum）;
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（若退出，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=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
s->adjvex=j;
s->nextarc=G->vertices[i].firstarc;
G->vertices[i].firstarc=s;
}
}
//输出邻接表
voidvisit（ALGraphG）
{inti;
ArcNode*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）
{
ArcNode*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];
ArcNode*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）
{
ArcNode*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;//若已是最后一个顶点，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））//若队列不空，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进行访问并入队列
{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创建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.创建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创建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创建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.创建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基础上计算各顶点的度，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，包含更多的存储结构和遍历方法的操作，而且图的遍历需要沿着弧进行，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结构，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。
本实验基本完成了图的操作，也学到了很多关于图的知识和算法。
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