C語言數(shù)據(jù)結構圖的創(chuàng)建與遍歷實驗示例
更新時間:2022年06月06日 17:28:21 作者:拆掉思維的墻
這篇文章主要為大家介紹了C語言數(shù)據(jù)結構圖的創(chuàng)建與遍歷實驗示例,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進步,早日升職加薪
一、 實驗目的
理解圖的基本概念,掌握圖的存儲結構,實現(xiàn)圖的深度優(yōu)先搜索遍歷算法與廣度優(yōu)先搜索遍歷算法。
二、 實驗內容
利用鄰接矩陣描述示例圖,編寫程序輸出示例圖的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索的遍歷序列。

具體步驟如下:
- 將圖的鄰接矩陣描述為一個二維數(shù)組,并將該數(shù)組定義為全局變量,以便數(shù)據(jù)的傳遞;
- 定義一個隊列,在廣度優(yōu)先搜索時,該隊列存儲已被訪問的路徑長度為1,2,…的頂點;
- 定義訪問函數(shù)visit()、深度優(yōu)先搜索函數(shù)DFS()和廣度優(yōu)先搜索函數(shù)BFS();
- 主函數(shù)實現(xiàn)各函數(shù)的調用。
三、 實驗工具
Dev-C++
四、 實驗代碼
//Authors:xiaobei
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MaxInt 32767
#define MVNum 100
typedef char VerTexType;
typedef int ArcType;
//定義圖結構
typedef struct{
VerTexType vexs[MVNum];
ArcType arcs[MVNum][MVNum];
int vexnum,arcnum;
}AMGraph;
//定義輔助鏈隊
typedef struct QNode{
char data;
struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct{
QueuePtr front;
QueuePtr rear;
}LinkQueue;
//定義全局輔助數(shù)組visited[MVNum]
int visited[MVNum];
//函數(shù)返回定點下標
int LocateVex(AMGraph G,char v){
int i;
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
if(G.vexs[i]==v)
return i;
return -1;
}
//函數(shù)訪問并輸出頂點,返回下標
int visit(AMGraph G,char v){
int i;
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
if(v==G.vexs[i])
printf("%c",v);
return LocateVex(G,v);
}
//函數(shù)創(chuàng)建無向圖,以鄰接矩陣形式
int CreateUDN(AMGraph &G){
int i,j,k,v1,v2,w;
printf("[輸入總頂點數(shù)和邊數(shù):]\n>>>");
scanf("%d %d",&G.vexnum,&G.arcnum);
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
{
getchar();
printf("[依次輸入各頂點的信息:]\n>>>");
scanf("%c",&G.vexs[i]);
}
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
for(j=0;j<G.vexnum;j++)
G.arcs[i][j] = MaxInt;
for(k=0;k<G.arcnum;k++){
getchar();
printf("[輸入一條邊依附的頂點及權值:]\n>>>");
scanf("%c %c %d",&v1,&v2,&w);
i = LocateVex(G,v1);
j = LocateVex(G,v2);
G.arcs[i][j]=w;
G.arcs[j][i]=G.arcs[i][j];
}
return 1;
}
//函數(shù)深度遍歷連通圖
void DFS_AM(AMGraph G,char v){
int w,u;
u = visit(G,v);
visited[u] = 1;
for(w=0;w<G.vexnum;w++){
if((G.arcs[u][w]<MaxInt) && (!visited[w]))
DFS_AM(G,G.vexs[w]);
}
}
//函數(shù)初始化鏈隊
void InitQueue(LinkQueue &Q){
Q.front = Q.rear = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
Q.front->next=NULL;
}
//函數(shù)數(shù)據(jù)進隊
void EnQueue(LinkQueue &Q,char e){
QueuePtr p;
p = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
p->data = e;
p->next = NULL;
Q.rear->next=p;
Q.rear = p;
}
//函數(shù)數(shù)據(jù)出隊
void DeQueue(LinkQueue &Q,char &e){
QueuePtr p;
if(Q.front==Q.rear);
else
{
p = Q.front->next;
e = p->data;
Q.front->next = p->next;
if(Q.rear==p)
Q.rear=Q.front;
free(p);
}
}
//函數(shù)判斷鏈隊是否為空
int QueueEmpty(LinkQueue Q){
if(Q.front==Q.rear)
return 1;
else
return 0;
}
//函數(shù)返回頂點下一個鄰接點下標
int FirstAdjVex(AMGraph G,int c){
int j;
for(j=0;j<G.vexnum;j++)
if(G.arcs[c][j]<MaxInt && visited[j]==0)
return j;
return -1;
}
//函數(shù)返回頂點下一個相對鄰接點下標
int NextAdjVex(AMGraph G,int c,int w){
int j;
for(j=0;j<G.vexnum;j++)
if(G.arcs[c][j]<MaxInt && visited[j]==0)
return j;
return -1;
}
//函數(shù)廣度遍歷連通圖
void BFS_AM(AMGraph G,char v){
int c,w,i;
char u;
LinkQueue Q;
c = visit(G,v);
visited[c] = 1;
InitQueue(Q);
EnQueue(Q,v);
while(!QueueEmpty(Q)){
DeQueue(Q,u);
c = LocateVex(G,u);
for(w=FirstAdjVex(G,c);w>=0;w=NextAdjVex(G,c,w))
{
if(!visited[w]){
i = visit(G,G.vexs[w]);
visited[i] = 1;
EnQueue(Q,G.vexs[w]);
}
}
}
}
//菜單打印
void Menu(){
printf("\n————————菜單————————\n");
printf("\n1.創(chuàng)建圖結構;\n");
printf("\n2.深度遍歷(DFS);\n");
printf("\n3.廣度遍歷(BFS);\n");
printf("\n0.退出;\n");
printf("\n——————————————————\n");
printf("[請輸入你的選擇:]\n>>>");
}
//主函數(shù)
int main(){
int i,user;
char v;
AMGraph G;
while(1){
Menu();
scanf("%d",&user);
switch(user){
case 1:{
CreateUDN(G);
break;
}
case 2:{
//初始化輔助數(shù)組
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i] = 0;
printf("[請輸入遍歷開始的頂點:]\n>>>");
getchar();
scanf("%c",&v);
DFS_AM(G,v);
break;
}
case 3:{
//初始化輔助數(shù)組
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i] = 0;
printf("[請輸入遍歷開始的頂點:]\n>>>");
getchar();
scanf("%c",&v);
BFS_AM(G,v);
break;
}
case 0:{
exit(0);
break;
}
}
}
return 0;
}五、 實驗結果




六、總結與思考
- 無向圖的鄰接矩陣是對稱的,有向圖鄰接矩陣可能不對稱。
- 深度優(yōu)先搜索類似于棧結構的出棧于入棧過程,模擬遞歸,其實遞歸也是通過堆棧的形式實現(xiàn)的。
- 廣度遍歷是非遞歸過程,借助隊列來實現(xiàn)。
- 輔助數(shù)組需要在全局使用,在主函數(shù)外定義。
- DFS與BFS空間復雜度都是O(n),鄰接矩陣時間復雜度都是O(n2),鄰接表時間復雜度為O(n+e)。
鄰接矩陣示意圖:

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