c++实验10 图的应用实验
大体与上次实验相同，特点为图是邻接表存储结构
--博客后半部分有程序的所有代码--
1、图邻接表存储结构表示及基本操作算法实现
所加载的库函数或常量定义及类的定义：
#include "SeqQueue.h"
const int MaxVertices = ;
const int MaxWeight=;
（1）邻接表存储结构类定义：
struct EdgeType
{
int dest;
DistT weight;
EdgeType *next; EdgeType(){};
EdgeType(int d, DistT w): dest(d), weight(w), next(NULL){}
};
struct ItemType
{
VerT data;
EdgeType *adj;
}; class AdjTWGraph
{
private:
ItemType Vertices[MaxVertices];
int numVertices;
double numOfEdges; void DepthFirstSearch(const int v, int visited[]);
void BroadFirstSearch(const int v, int visited[]);
public:
AdjTWGraph(void);
~AdjTWGraph(void); int NumOfVertices(void)
{return numVertices;}
double NumOfEdges(void)
{return numOfEdges;}
VerT GetValue(const int i);
int GetWeight(const int v1, const int v2);
void Show(); //输出邻接矩阵结果
void InsertVertex(const VerT &vertex);
void InsertWayEdge(const int v1, const int v2, int weight);
void InsertNoWayEdge(const int v1, const int v2, int weight);
void DeleteVertex(const int v);
void DeleteEdge(const int v1, const int v2); int GetFirstNeighbor(const int v);
int GetNextNeighbor(const int v1, const int v2); void DepthFirstSearch();
void BroadFirstSearch();
};
（2）创建邻接表算法
创建无向网邻接表算法：
void CreatNoWayWeb(AdjTWGraph &G, DataType V[],int n,RowColWeight E[], int e)
{
//在图G中插入n个顶点
for(int i = ; i < n; i++)
G.InsertVertex(V[i]);
//在图G中插入e条边
for(int k = ; k < e; k++)
{
if(E[k].row>E[k].col)
{
cout<<"无向网参数输入错误";
exit();
}
G.InsertNoWayEdge(E[k].row, E[k].col, E[k].weight);
G.InsertNoWayEdge(E[k].col, E[k].row, E[k].weight);
}
}
创建有向网邻接表算法：
void CreatWayWeb(AdjTWGraph &G, DataType V[], int n,RowColWeight E[],int e)
//在图G中插入n个顶点V和e条边E
{
//在图G中插入n个顶点
for(int i = ; i < n; i++)
G.InsertVertex(V[i]); //在图G中插入e条边
for(int k = ; k < e; k++)
G.InsertWayEdge(E[k].row, E[k].col, E[k].weight);
}
（3）输出邻接表结果算法
void AdjTWGraph::Show()
{
for(int i=;i<numVertices;i++)
{
for(int j=;j<numVertices;j++)
{
int a=GetWeight(i,j);
if(a==MaxWeight)
cout<<"∞ ";
else
cout<<a<<" ";
}
cout<<endl;
}
}
测试结果粘贴如下：
2、图的遍历递归算法
（1）（存储结构为邻接表）深度优先遍历算法-递归算法
void AdjTWGraph::DepthFirstSearch()
{
int *visited = new int[NumOfVertices()];
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++) visited[i] = ;
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++)
if(! visited[i])
DepthFirstSearch(i, visited);
delete []visited;
} void AdjTWGraph::DepthFirstSearch(const int v, int visited[])
{
cout<<GetValue(v)<<" ";
visited[v] = ; int w = GetFirstNeighbor(v);
while(w != -)
{
if(! visited[w])
DepthFirstSearch(w, visited);
w = GetNextNeighbor(v, w);
}
}
测试结果粘贴如下：
int main()
{
AdjTWGraph g,f;
char a[] = {'A','B','C','D','E'};
char b[] = {'A','B','C','D','E','F'}; RowColWeight r1[] ={{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,}};
RowColWeight r2[] ={{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,}};
int n1,n2,e1,e2;
n1=sizeof(a)/sizeof(a[]);
n2=sizeof(b)/sizeof(b[]);
e1=sizeof(r1)/sizeof(r1[]);
e2=sizeof(r2)/sizeof(r2[]);
CreatWayWeb(g, a, n1, r1, e1); //创建有向网
CreatNoWayWeb(f, b, n2, r2, e2); //创建无向网 cout<<"有向网:"<<endl;
cout << "\n深度优先搜索序列为：";
g.DepthFirstSearch();
cout<<"\n\n无向网"<<endl;
cout << "\n深度优先搜索序列为：";
f.DepthFirstSearch();
return ;
}
有向网/无向网的测试结果：
（2）广度优先遍历算法（递归算法）
void AdjTWGraph::BroadFirstSearch()
{
int *visited = new int[NumOfVertices()];
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++) visited[i] = ;
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++)
if(!visited[i]) BroadFirstSearch(i, visited);
delete []visited;
} void AdjTWGraph::BroadFirstSearch(const int v, int visited[])
{
VerT u, w;
SeqQueue queue;
cout<<GetValue(v)<<" ";
visited[v] = ;
queue.Append(v);
while(queue.NotEmpty())
{
u = queue.Delete();
w = GetFirstNeighbor(u);
while(w != -)
{
if(!visited[w])
{
cout<<GetValue(w)<<" ";;
visited[w] = ;
queue.Append(w);
}
w = GetNextNeighbor(u, w);
}
}
}
测试结果粘贴如下：
int main()
{
AdjTWGraph g,f;
char a[] = {'A','B','C','D','E'};
char b[] = {'A','B','C','D','E','F'}; RowColWeight r1[] ={{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,}};
RowColWeight r2[] ={{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,}};
int n1,n2,e1,e2;
n1=sizeof(a)/sizeof(a[]);
n2=sizeof(b)/sizeof(b[]);
e1=sizeof(r1)/sizeof(r1[]);
e2=sizeof(r2)/sizeof(r2[]);
CreatWayWeb(g, a, n1, r1, e1); //创建有向网
CreatNoWayWeb(f, b, n2, r2, e2); //创建无向网 cout<<"有向网:"<<endl;
cout << "\n广度优先搜索序列为：";
g.BroadFirstSearch();
cout<<"\n\n无向网"<<endl;
cout << "\n广度优先搜索序列为：";
f.BroadFirstSearch();
return ;
}
有向网/无向网的测试结果：
最后附上整体代码结构与结果
AdjTWGraph.h
#include "SeqQueue.h"
const int MaxVertices = ;
const int MaxWeight=;
struct EdgeType
{
int dest;
DistT weight;
EdgeType *next; EdgeType(){};
EdgeType(int d, DistT w): dest(d), weight(w), next(NULL){}
};
struct ItemType
{
VerT data;
EdgeType *adj;
}; class AdjTWGraph
{
private:
ItemType Vertices[MaxVertices];
int numVertices;
double numOfEdges; void DepthFirstSearch(const int v, int visited[]);
void BroadFirstSearch(const int v, int visited[]);
public:
AdjTWGraph(void);
~AdjTWGraph(void); int NumOfVertices(void)
{return numVertices;}
double NumOfEdges(void)
{return numOfEdges;}
VerT GetValue(const int i);
int GetWeight(const int v1, const int v2);
void Show(); //输出邻接矩阵结果
void InsertVertex(const VerT &vertex);
void InsertWayEdge(const int v1, const int v2, int weight);
void InsertNoWayEdge(const int v1, const int v2, int weight);
void DeleteVertex(const int v);
void DeleteEdge(const int v1, const int v2); int GetFirstNeighbor(const int v);
int GetNextNeighbor(const int v1, const int v2); void DepthFirstSearch();
void BroadFirstSearch();
}; AdjTWGraph::AdjTWGraph(void)
{
for(int i = ; i < MaxVertices; i++) Vertices[i].adj = NULL;
numVertices = ;
numOfEdges = ;
} AdjTWGraph::~AdjTWGraph(void)
{
for(int i = ; i < numVertices; i++)
{
EdgeType *p = Vertices[i].adj, *q;
while(p != NULL)
{
q = p->next;
delete p;
p = q;
}
}
} VerT AdjTWGraph::GetValue(const int i)
{
if(i < || i > numVertices)
{
cout << "参数i越界出错!" << endl;
exit();
}
return Vertices[i].data;
} int AdjTWGraph::GetWeight(const int v1, const int v2)
{ if(v1 < || v1 > numVertices || v2 < || v2 > numVertices)
{
cout << "参数v1或v2越界出错!" << endl;
exit();
}
EdgeType *p = Vertices[v1].adj;
while(p != NULL && p->dest < v2)
p = p->next;
if(p==NULL||v2 != p->dest)
{
return MaxWeight;
}
return p->weight;
} void AdjTWGraph::InsertVertex(const VerT &vertex)
{
Vertices[numVertices].data = vertex;
numVertices++;
} void AdjTWGraph::InsertWayEdge(const int v1, const int v2, int weight)
{
if(v1 < || v1 > numVertices || v2 < || v2 > numVertices)
{
cout << "参数v1或v2越界出错!" << endl;
exit();
} EdgeType *q = new EdgeType(v2, weight);
if(Vertices[v1].adj == NULL)
Vertices[v1].adj = q;
else
{
EdgeType *curr = Vertices[v1].adj, *pre = NULL;
while(curr != NULL && curr->dest < v2)
{
pre = curr;
curr = curr->next;
}
if(pre == NULL)
{
q->next = Vertices[v1].adj;
Vertices[v1].adj = q;
}
else
{
q->next = pre->next;
pre->next = q;
}
}
numOfEdges++;
}
void AdjTWGraph::InsertNoWayEdge(const int v1, const int v2, int weight)
//插入一条起始顶点为v1、终止顶点为 v2、权值为weight的边
{
if(v1 < || v1 > numVertices || v2 < || v2 > numVertices)
{
cout << "参数v1或v2越界出错!" << endl;
exit();
} EdgeType *q = new EdgeType(v2, weight);
if(Vertices[v1].adj == NULL)
Vertices[v1].adj = q;
else
{
EdgeType *curr = Vertices[v1].adj, *pre = NULL;
while(curr != NULL && curr->dest < v2)
{
pre = curr;
curr = curr->next;
}
if(pre == NULL)
{
q->next = Vertices[v1].adj;
Vertices[v1].adj = q;
}
else
{
q->next = pre->next;
pre->next = q;
}
}
numOfEdges+=0.5; //边的个数加0.5
}
void AdjTWGraph::DeleteVertex(const int v)
{
EdgeType *pre, *curr;
for(int i = ; i < numVertices; i++)
{
pre = NULL;
curr = Vertices[i].adj;
while(curr != NULL && curr->dest < v)
{
pre = curr;
curr = curr->next;
} if(pre == NULL && curr->dest == v)
{
Vertices[i].adj = curr->next;
delete curr;
numOfEdges--;
}
else if(curr != NULL && curr->dest == v)
{
pre->next = curr->next;
delete curr;
numOfEdges--;
}
} EdgeType *p = Vertices[v].adj, *q;
for(int i = v; i < numVertices-; i++)
Vertices[i] = Vertices[i+];
numVertices--; while(p != NULL)
{
q = p->next;
delete p;
p = q;
numOfEdges--;
}
} void AdjTWGraph::DeleteEdge(const int v1, const int v2)
{
if(v1 < || v1 > numVertices || v2 < || v2 > numVertices)
{
cout << "参数v1或v2越界出错!" << endl;
exit();
}
EdgeType *curr = Vertices[v1].adj, *pre = NULL;
while(curr != NULL && curr->dest < v2)
{
pre = curr;
curr = curr->next;
}
if(pre == NULL && curr->dest == v2)
{
Vertices[v1].adj = curr->next;
delete curr;
numOfEdges--;
}
else if(pre != NULL && curr->dest == v2)
{
pre->next = curr->next;
delete curr;
numOfEdges--;
}
else
{
cout << "边<v1, v2>不存在!" << endl;
exit();
}
} int AdjTWGraph::GetFirstNeighbor(const int v)
{
if(v < || v > numVertices)
{
cout << "参数v1越界出错!" << endl;
exit();
}
EdgeType *p = Vertices[v].adj;
if(p != NULL) return p->dest;
else return -;
} int AdjTWGraph::GetNextNeighbor(const int v1, const int v2)
{
if(v1 < || v1 > numVertices || v2 < || v2 > numVertices)
{
cout << "参数v1或v2越界出错!" << endl;
exit();
}
EdgeType *p = Vertices[v1].adj;
while(p != NULL)
{
if(p->next != NULL && p->dest == v2) return p->next->dest;
else p = p->next;
}
return -;
} void AdjTWGraph::DepthFirstSearch()
{
int *visited = new int[NumOfVertices()];
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++) visited[i] = ;
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++)
if(! visited[i])
DepthFirstSearch(i, visited);
delete []visited;
} void AdjTWGraph::DepthFirstSearch(const int v, int visited[])
{
cout<<GetValue(v)<<" ";
visited[v] = ; int w = GetFirstNeighbor(v);
while(w != -)
{
if(! visited[w])
DepthFirstSearch(w, visited);
w = GetNextNeighbor(v, w);
}
} void AdjTWGraph::BroadFirstSearch()
{
int *visited = new int[NumOfVertices()];
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++) visited[i] = ;
for(int i = ; i < NumOfVertices(); i++)
if(!visited[i]) BroadFirstSearch(i, visited);
delete []visited;
} void AdjTWGraph::BroadFirstSearch(const int v, int visited[])
{
VerT u, w;
SeqQueue queue;
cout<<GetValue(v)<<" ";
visited[v] = ;
queue.Append(v);
while(queue.NotEmpty())
{
u = queue.Delete();
w = GetFirstNeighbor(u);
while(w != -)
{
if(!visited[w])
{
cout<<GetValue(w)<<" ";;
visited[w] = ;
queue.Append(w);
}
w = GetNextNeighbor(u, w);
}
}
}
void AdjTWGraph::Show()
{
for(int i=;i<numVertices;i++)
{
for(int j=;j<numVertices;j++)
{
int a=GetWeight(i,j);
if(a==MaxWeight)
cout<<"∞ ";
else
cout<<a<<" ";
}
cout<<endl;
}
}
CreatAdjTWGraph.h
struct RowColWeight
{
int row; //行下标
int col; //列下标
int weight; //权值
}; void CreatWayWeb(AdjTWGraph &G, DataType V[], int n,RowColWeight E[],int e)
//在图G中插入n个顶点V和e条边E
{
//在图G中插入n个顶点
for(int i = ; i < n; i++)
G.InsertVertex(V[i]); //在图G中插入e条边
for(int k = ; k < e; k++)
G.InsertWayEdge(E[k].row, E[k].col, E[k].weight);
}
void CreatNoWayWeb(AdjTWGraph &G, DataType V[],int n,RowColWeight E[], int e)
{
//在图G中插入n个顶点
for(int i = ; i < n; i++)
G.InsertVertex(V[i]);
//在图G中插入e条边
for(int k = ; k < e; k++)
{
if(E[k].row>E[k].col)
{
cout<<"无向网参数输入错误";
exit();
}
G.InsertNoWayEdge(E[k].row, E[k].col, E[k].weight);
G.InsertNoWayEdge(E[k].col, E[k].row, E[k].weight);
}
}
SeqQueue.h
#include<iostream>
using namespace std;
class SeqQueue
{
private:
DataType data[MaxQueueSize]; //顺序队列数组
int front; //队头指示器
int rear; //队尾指示器
int count; //元素个数计数器
public:
SeqQueue(void) //构造函数
{front = rear = ; count = ;};
~SeqQueue(void){}; //析构函数 void Append(const DataType& item); //入队列
DataType Delete(void); //出队列
DataType GetFront(void)const; //取队头数据元素
int NotEmpty(void)const //非空否
{return count != ;};
}; void SeqQueue::Append(const DataType& item) //入队列
//把数据元素item插入队列作为当前的新队尾
{
if(count > && front == rear)
{
cout << "队列已满!" << endl;
exit();
} data[rear] = item; //把元素item加在队尾
rear = (rear + ) % MaxQueueSize; ///队尾指示器加1
count++; //计数器加1
} DataType SeqQueue::Delete(void) //出队列
//把队头元素出队列，出队列元素由函数返回
{
if(count == )
{
cout << "队列已空!" << endl;
exit();
} DataType temp = data[front]; //保存原队头元素
front = (front + ) % MaxQueueSize; //队头指示器加1
count--; //计数器减1
return temp; //返回原队头元素
} DataType SeqQueue::GetFront(void)const //取队头数据元素
//取队头元素并由函数返回
{
if(count == )
{
cout << "队列空!" << endl;
exit();
}
return data[front]; //返回队头元素
}
GraphTest.cpp
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
const int MaxQueueSize = ; typedef char VerT;
typedef int DistT;
typedef char DataType; #include "AdjTWGraph.h"
#include "CreatAdjTWGraph.h" int main()
{
AdjTWGraph g,f;
char a[] = {'A','B','C','D','E'};
char b[] = {'A','B','C','D','E','F'}; RowColWeight r1[] ={{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,}};
RowColWeight r2[] ={{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,},{,,}};
int n1,n2,e1,e2;
n1=sizeof(a)/sizeof(a[]);
n2=sizeof(b)/sizeof(b[]);
e1=sizeof(r1)/sizeof(r1[]);
e2=sizeof(r2)/sizeof(r2[]);
CreatWayWeb(g, a, n1, r1, e1); //创建有向网
CreatNoWayWeb(f, b, n2, r2, e2); //创建无向网 cout<<"有向网:"<<endl;
g.Show();
cout << "\n顶点个数为：" << g.NumOfVertices();
cout << "\n边的条数为：" << g.NumOfEdges(); cout << "\n广度优先搜索序列为：";
g.BroadFirstSearch();
cout << "\n深度优先搜索序列为：";
g.DepthFirstSearch(); cout<<"\n\n无向网"<<endl;
f.Show();
cout << "\n顶点个数为：" << f.NumOfVertices();
cout << "\n边的条数为：" << f.NumOfEdges();
cout << "\n深度优先搜索序列为：";
f.DepthFirstSearch();
cout << "\n广度优先搜索序列为：";
f.BroadFirstSearch();
return ;
}
最终结果
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