数据结构 图操作.docx
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数据结构图操作
数据结构
实
验
指
导
书
实验四图
实验时数：
4学时
一：
实验目的：
（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。
（4）理解有向无环图、最短路径等算法
二：
实验内容：
以下实验内容，1和2为必做内容，3为选做内容。
1.有向图
（1）键盘输入数据，建立一个有向图的邻接表，并输出该邻接表。
（2）在有向图的邻接表的基础上计算各顶点的度，并输出。
（3）以有向图的邻接表为基础实现并输出它的拓扑排序序列。
（4）在主函数中设计一个简单的菜单，分别调试上述算法。
#include
#include
#defineMAX_VERTEX_NUM8
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
#defineVertexTypeint
typedefintSElemType;
//***********************图*******************************
typedefstructArcNode//弧结点的结构
{
intadjvex;//该弧所指向的顶点的位置
structArcNode*nextarc;//指向下一条弧的指针
intweight;//与弧相关的权值，无权则为0
}ArcNode;
typedefstructVNode//顶点结点的结构
{
intdegree,indegree;//顶点的度，入度
VertexTypedata;
ArcNode*firstarc;
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstruct
{
AdjListvertices;
intvexnum,arcnum;//顶点的实际数，边的实际数
}ALGraph;
intLocateVex（ALGraph&G,VertexTypeu）
{
inti;
for（i=0;i{
if（u==G.vertices[i].data）
returni;
}
return-1;
}
voidCreateDG（ALGraph&G）
{
VertexTypev1,v2;
inti,j;
ArcNode*p;
printf（"\ninputthegrah'svexnumandarcnum:
"）;
scanf（"%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum）;
printf（"\ninputvertectdatas:
"）;
for（i=0;i{
scanf（"%d",&G.vertices[i].data）;
G.vertices[i].firstarc=NULL;
}
for（intk=0;k{
printf（"\ninput%dtharc'sfirstarcnextarc:
\n",k+1）;
scanf（"%d%d",&v1,&v2）;
i=LocateVex（G,v1）;
j=LocateVex（G,v2）;//head
if（i<0||j<0）
{
printf（"\nERROR!
\n"）;
exit（0）;
}
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
p->adjvex=j;
p->nextarc=G.vertices[i].firstarc;
G.vertices[i].firstarc=p;
p->weight=0;
}
for（i=0;i{
printf（"%d%d",i,G.vertices[i].data）;
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{
printf（"-->%d",p->adjvex）;
p=p->nextarc;
}
printf（"\n"）;
}
}
intGraphExit（ALGraphG,inti,intj）
{
ArcNode*p;
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p&&p->adjvex!
=j）
p=p->nextarc;
if（p）return1;
elsereturn0;
}
voidDegree（ALGraph&G,inti）
{
intj;
ArcNode*p;
p=G.vertices[i].firstarc;
G.vertices[i].indegree=0;
G.vertices[i].degree=0;
for（j=0;jif（GraphExit（G,j,i））
{
G.vertices[i].indegree++;
G.vertices[i].degree++;
}
while（p!
=NULL）
{
G.vertices[i].degree++;
p=p->nextarc;
}
printf（"\n%d'sindegree:
%d,degree:
%d",G.vertices[i].data,G.vertices[i].indegree,G.vertices[i].degree）;
}
voidDe_Ingree（ALGraph&G）
{
inti,n,m;
for（i=0;i{
Degree（G,i）;
}
}
//***********************栈*******************************
typedefstruct
{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
voidInitStack（SqStack&S）
{
S.base=（SElemType*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（SElemType））;
if（!
S.base）
{
printf（"\nfailtoallocatestorage!
"）;
exit（0）;
}
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
printf（"\nstoragewasallocatedsuccessfully!
\n"）;
}
voidGetTop（SqStackS,SElemType&e）
{
if（S.base==S.top）
printf（"\nit'sanemptystack!
"）;
e=*（S.top-1）;
}
intPush（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（0）;
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S.top++=e;
return1;
}
voidPop（SqStack&S,SElemType&e）
{
if（S.top==S.base）
printf（"\nit'sanemptystack!
\n"）;
e=*--S.top;
}
intStackEmpty（SqStack&S）
{
if（S.top==S.base）
return1;
return0;
}
intDestroyStack（SqStackS）
{
S.top=NULL;
S.base=NULL;
delete[]S.base;
S.stacksize=0;
return1;
}
//*********************graph&stack*****************
intTopologicalSort（ALGraphG）
{
SqStackS;
ArcNode*p;
inti,k,j;
InitStack（S）;
for（i=0;iif（G.vertices[i].indegree==0）
Push（S,i）;
intcount=0;
while（!
StackEmpty（S））
{
Pop（S,i）;
printf（"%d",G.vertices[i].data）;
++count;
j=LocateVex（G,G.vertices[i].data）;
for（p=G.vertices[j].firstarc;p;p=p->nextarc）
{
k=p->adjvex;
G.vertices[k].indegree--;
if（G.vertices[k].indegree==0）
Push（S,k）;
}
}
if（count{
printf（"\ntherisaloopinthisgraph!
\n"）;
return0;
}
else
{
printf（"\nit'stopologicalsortshowedover!
\n"）;
return1;
}
DestroyStack（S）;
}
intmain（）
{
ALGraphG;
CreateDG（G）;
De_Ingree（G）;
TopologicalSort（G）;
return0;
}
2.无向图
（1）建立一个无向图的邻接表，并输出该邻接表。
（2）采用邻接表存储实现无向图的深度优先遍历。
。
（3）采用邻接表存储实现无向图的广度优先遍历。
（4）在主函数中设计一个简单的菜单，分别调试上述算法。
#include
#include
#defineMAX_VERTEX_NUM8
#defineVertexTypeint
typedefintQElemType;
#defineMAXSIZE100
typedefstructArcNode//弧结点的结构
{
intadjvex;//该弧所指向的顶点的位置
structArcNode*nextarc;//指向下一条弧的指针
intweight;//与弧相关的权值，无权则为0
}ArcNode;
typedefstructVNode//顶点结点的结构
{
intdegree,indegree;//顶点的度，入度
VertexTypedata;
ArcNode*firstarc;
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstruct
{
AdjListvertices;
intvexnum,arcnum;//顶点的实际数，边的实际数
}ALGraph;
//****************队列操作*******************************
typedefstruct
{
QElemType*base;
intfront;
intrear;
}SqQueue;
intInitQueue（SqQueue&Q）
{
Q.base=（QElemType*）malloc（MAXSIZE*sizeof（QElemType））;
if（!
Q.base）
{
printf（"\nfailtoallocstorage!
\n"）;
exit（0）;
}
Q.front=Q.rear=0;
return1;
}
intEnQueue（SqQueue&Q,QElemTypee）
{
if（（Q.rear+1）%MAXSIZE==Q.front）
{
printf（"\nthequeueisfull!
\n"）;
exit（0）;
}
Q.base[Q.rear]=e;
Q.rear=（Q.rear+1）%MAXSIZE;
return1;
}
intDeQueue（SqQueue&Q,QElemType&e）
{
if（Q.front==Q.rear）
{
printf（"\nit'sanemptyqueue!
\n"）;
exit（0）;
}
e=Q.base[Q.front];
Q.front=（Q.front+1）%MAXSIZE;
return1;
}
boolQueueEmpty（SqQueueQ）
{
if（Q.rear==Q.front）
return1;
elsereturn0;
}
//****************无向图*******************************
intLocateVex（ALGraph&G,VertexTypeu）
{
inti=0;
while（（i=u））
i++;
if（ireturni;
else
return-1;
}
voidCreateUDG（ALGraph&G）
{
VertexTypev1,v2;
inti,j;
ArcNode*p,*s;
printf（"\ninputthegrah'svexnumandarcnum:
"）;
scanf（"%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum）;
printf（"\ninputvertectdatas:
"）;
for（i=0;i{
scanf（"%d",&G.vertices[i].data）;
G.vertices[i].firstarc=NULL;
}
for（intk=0;k{
printf（"\ninput%dtharc'stwodata'numbers:
\n",k+1）;
scanf（"%d%d",&v1,&v2）;
i=LocateVex（G,v1）;
j=LocateVex（G,v2）;//head
if（i<0||j<0）
{
printf（"\nERROR!
\n"）;
exit（0）;
}
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
s=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
s->adjvex=j;
s->nextarc=G.vertices[i].firstarc;
G.vertices[i].firstarc=s;
p->adjvex=i;
p->nextarc=G.vertices[j].firstarc;
G.vertices[j].firstarc=p;
}
for（i=0;i{
printf（"%d%d",i,G.vertices[i].data）;
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{
printf（"--%d",p->adjvex）;
p=p->nextarc;
}
printf（"\n"）;
}
}
intGraphExit（ALGraphG,inti,intj）
{
ArcNode*p;
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p&&p->adjvex!
=j）
p=p->nextarc;
if（p）return1;
elsereturn0;
}
voidDegree（ALGraph&G,inti）
{
intj;
ArcNode*p;
p=G.vertices[i].firstarc;
G.vertices[i].indegree=0;
G.vertices[i].degree=0;
for（j=0;jif（GraphExit（G,j,i））
{
G.vertices[i].indegree++;
G.vertices[i].degree++;
}
while（p!
=NULL）
{
G.vertices[i].degree++;
p=p->nextarc;
}
printf（"\n%d'sindegree:
%d,degree:
%d",G.vertices[i].data,G.vertices[i].indegree,G.vertices[i].degree）;
}
voidDe_Ingree（ALGraph&G）
{
inti,n,m;
for（i=0;i{
Degree（G,i）;
}
}
//****************遍历*******************************
boolvisited[MAXSIZE];
voidDFS（ALGraphG,intv）
{
ArcNode*p;
visited[v]=true;
printf（"%3d",G.vertices[v].data）;
p=G.vertices[v].firstarc;
while（p）
{
if（!
visited[p->adjvex]）
DFS（G,p->adjvex）;
p=p->nextarc;
}
}
voidDFSTraverse（ALGraphG）
{
printf（"\nshowDFStraverresult:
\n"）;
for（intv=0;v{
visited[v]=false;
}
for（v=0;vif（!
visited[v]）
DFS（G,v）;
}
intFirstAdjvex（ALGraphG,VNodev）
{
if（v.firstarc!
=NULL）
returnv.firstarc->adjvex;
return1;
}
intNextAdjvex（ALGraphG,VNodev,intw）
{
ArcNode*p;
p=v.firstarc;
while（p!
=NULL&&p->adjvex!
=w）
{
p=p->nextarc;
}
if（p->adjvex==w&&p->nextarc!
=NULL）
{
p=p->nextarc;
returnp->adjvex;
}
if（p->adjvex==w&&p->nextarc==NULL）
return-1;
return1;
}
voidBFSTraverse（ALGraphG）
{
SqQueueQ;
printf（"\nshowBFStraverresult:
\n"）;
inti,e;
for（i=0;ivisited[i]=false;
InitQueue（Q）;
for（i=0;i{
if（!
visited[i]）
{
visited[i]=true;
printf（"%d",G.vertices[i].data）;
EnQueue（Q,i）;
while（!
QueueEmpty（Q））
{
DeQueue（Q,e）;
for（intu=FirstAdjvex（G,G.vertices[e]）;u>=0;u=NextAdjvex（G,G.vertices[e],u））
{
if（!
visited[u]）
{
visited[u]=true;
printf（"%d",G.vertices[u].data）;
EnQueue（Q,u）;
}
}
}
}
}
}
//****************主函数*******************************
intmain（）
{
ALGraphG;
CreateUDG（G）;
De_Ingree（G）;
DFSTraverse（G）;
BFSTraverse（G）;
return0;
}
三、实验说明：
1.类型定义（邻接表存储）#defineMAX_VERTEX_NUM8//顶点最大个数typedefstructArcNode
{intadjvex;
structArcNode*nextarc;
intweight;//边的权
}ArcNode;//表结点#defineVertexTypeint//顶点元素类型
typedefstructVNode
{intdegree,indegree;//顶点的度，入度VertexTypedata;
ArcNode*firstarc;
}VNode/*头结点*/,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];typedefstruct{AdjListvertices;
intvexnum,arcnu
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