/*
数据结构C语言版 无向图的邻接多重表存储表示和实现
P166
编译环境：Dev-C++ 4.9.9.2
日期：2011年2月15日
*/
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define MAX_NAME 3 // 顶点字符串的最大长度+1
#define MAX_INFO 80 // 相关信息字符串的最大长度+1
typedef char InfoType;
typedef char VertexType[MAX_NAME]; // 字符串类型
// AMLGraph.h 无向图的邻接多重表存储表示
#define MAX_VERTEX_NUM 20
typedef enum{unvisited,visited}VisitIf;
typedef struct EBox
{
VisitIf mark; // 访问标记
int ivex,jvex; // 该边依附的两个顶点的位置
struct EBox *ilink,*jlink; // 分别指向依附这两个顶点的下一条边
InfoType *info; // 该边信息指针
}EBox;
typedef struct
{
VertexType data;
EBox *firstedge; // 指向第一条依附该顶点的边
}VexBox;
typedef struct
{
VexBox adjmulist[MAX_VERTEX_NUM];
int vexnum,edgenum; // 无向图的当前顶点数和边数
}AMLGraph;
typedef int QElemType;
// 单链队列－－队列的链式存储结构
typedef struct QNode
{
QElemType data; //数据域
struct QNode *next; //指针域
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct
{
QueuePtr front,//队头指针，指针域指向队头元素
rear; //队尾指针，指向队尾元素
}LinkQueue;
// 若G中存在顶点u,则返回该顶点在无向图中位置;否则返回-1
int LocateVex(AMLGraph G,VertexType u)
{
int i;
for(i=0;i<G.vexnum;++i)
if(strcmp(u,G.adjmulist[i].data)==0)
return i;
return -1;
}
// 采用邻接多重表存储结构,构造无向图G
int CreateGraph(AMLGraph *G)
{
int i,j,k,l,IncInfo;
char s[MAX_INFO];
VertexType va,vb;
EBox *p;
printf("请输入无向图G的顶点数,边数,边是否含其它信息(是:1，否:0): ");
scanf("%d,%d,%d",&(*G).vexnum,&(*G).edgenum,&IncInfo);
printf("请输入%d个顶点的值(<%d个字符):\n",(*G).vexnum,MAX_NAME);
for(i=0;i<(*G).vexnum;++i) // 构造顶点向量
{
scanf("%s",(*G).adjmulist[i].data);
(*G).adjmulist[i].firstedge=NULL;
}
printf("请顺序输入每条边的两个端点(以空格作为间隔):\n");
for(k=0;k<(*G).edgenum;++k) // 构造表结点链表
{
scanf("%s%s%*c",va,vb); // %*c吃掉回车符
i=LocateVex(*G,va); // 一端
j=LocateVex(*G,vb); // 另一端
p=(EBox*)malloc(sizeof(EBox));
p->mark=unvisited; // 设初值
p->ivex=i;
p->jvex=j;
p->info=NULL;
p->ilink=(*G).adjmulist[i].firstedge; // 插在表头
(*G).adjmulist[i].firstedge=p;
p->jlink=(*G).adjmulist[j].firstedge; // 插在表头
(*G).adjmulist[j].firstedge=p;
if(IncInfo) // 边有相关信息
{
printf("请输入该弧的相关信息(<%d个字符)：",MAX_INFO);
gets(s);
l=strlen(s);
if(l)
{
p->info=(char*)malloc((l+1)*sizeof(char));
strcpy(p->info,s);
}
}
}
return 1;
}
// 返回v的值
VertexType* GetVex(AMLGraph G,int v)
{
if(v>=G.vexnum||v<0)
exit(0);
return &G.adjmulist[v].data;
}
// 对v赋新值value
int PutVex(AMLGraph *G,VertexType v,VertexType value)
{
int i;
i=LocateVex(*G,v);
if(i<0) // v不是G的顶点
return 0;
strcpy((*G).adjmulist[i].data,value);
return 1;
}
// 返回v的第一个邻接顶点的序号。若顶点在G中没有邻接顶点,则返回-1
int FirstAdjVex(AMLGraph G,VertexType v)
{
int i;
i=LocateVex(G,v);
if(i<0)
return -1;
if(G.adjmulist[i].firstedge) // v有邻接顶点
if(G.adjmulist[i].firstedge->ivex==i)
return G.adjmulist[i].firstedge->jvex;
else
return G.adjmulist[i].firstedge->ivex;
else
return -1;
}
// 返回v的(相对于w的)下一个邻接顶点的序号。若w是v的最后一个邻接点,则返回-1
int NextAdjVex(AMLGraph G,VertexType v,VertexType w)
{
int i,j;
EBox *p;
i=LocateVex(G,v); // i是顶点v的序号
j=LocateVex(G,w); // j是顶点w的序号
if(i<0||j<0) // v或w不是G的顶点
return -1;
p=G.adjmulist[i].firstedge; // p指向顶点v的第1条边
while(p)
if(p->ivex==i&&p->jvex!=j) // 不是邻接顶点w(情况1)
p=p->ilink; // 找下一个邻接顶点
else if(p->jvex==i&&p->ivex!=j) // 不是邻接顶点w(情况2)
p=p->jlink; // 找下一个邻接顶点
else // 是邻接顶点w
break;
if(p&&p->ivex==i&&p->jvex==j) // 找到邻接顶点w(情况1)
{
p=p->ilink;
if(p&&p->ivex==i)
return p->jvex;
else if(p&&p->jvex==i)
return p->ivex;
}
if(p&&p->ivex==j&&p->jvex==i) // 找到邻接顶点w(情况2)
{
p=p->jlink;
if(p&&p->ivex==i)
return p->jvex;
else if(p&&p->jvex==i)
return p->ivex;
}
return -1;
}
// 在G中增添新顶点v(不增添与顶点相关的弧,留待InsertArc()去做)
int InsertVex(AMLGraph *G,VertexType v)
{
if((*G).vexnum==MAX_VERTEX_NUM) // 结点已满，不能插入
return 0;
if(LocateVex(*G,v)>=0) // 结点已存在,不能插入
return 0;
strcpy((*G).adjmulist[(*G).vexnum].data,v);
(*G).adjmulist[(*G).vexnum].firstedge=NULL;
(*G).vexnum++;
return 1;
}
// 在G中删除弧<v,w>
int DeleteArc(AMLGraph *G,VertexType v,VertexType w)
{
int i,j;
EBox *p,*q;
i=LocateVex(*G,v);
j=LocateVex(*G,w);
if(i<0||j<0||i==j)
return 0; // 图中没有该点或弧
// 以下使指向待删除边的第1个指针绕过这条边
p=(*G).adjmulist[i].firstedge; // p指向顶点v的第1条边
if(p&&p->jvex==j) // 第1条边即为待删除边(情况1)
(*G).adjmulist[i].firstedge=p->ilink;
else if(p&&p->ivex==j) // 第1条边即为待删除边(情况2)
(*G).adjmulist[i].firstedge=p->jlink;
else // 第1条边不是待删除边
{
while(p) // 向后查找弧<v,w>
{
if(p->ivex==i&&p->jvex!=j) // 不是待删除边
{
q=p;
p=p->ilink; // 找下一个邻接顶点
}
else if(p->jvex==i&&p->ivex!=j) // 不是待删除边
{
q=p;
p=p->jlink; // 找下一个邻接顶点
}
else // 是邻接顶点w
break;
}
if(!p) // 没找到该边
return 0;
if(p->ivex==i&&p->jvex==j) // 找到弧<v,w>(情况1)
if(q->ivex==i)
q->ilink=p->ilink;
else
q->jlink=p->ilink;
else if(p->ivex==j&&p->jvex==i) // 找到弧<v,w>(情况2)
if(q->ivex==i)
q->ilink=p->jlink;
else
q->jlink=p->jlink;
}
// 以下由另一顶点起找待删除边且删除之
p=(*G).adjmulist[j].firstedge; // p指向顶点w的第1条边
if(p->jvex==i) // 第1条边即为待删除边(情况1)
{
(*G).adjmulist[j].firstedge=p->ilink;
if(p->info) // 有相关信息
free(p->info);
free(p);
}
else if(p->ivex==i) // 第1条边即为待删除边(情况2)
{
(*G).adjmulist[j].firstedge=p->jlink;
if(p->info) // 有相关信息
free(p->info);
free(p);
}
else // 第1条边不是待删除边
{
while(p) // 向后查找弧<v,w>
if(p->ivex==j&&p->jvex!=i) // 不是待删除边
{
q=p;
p=p->ilink; // 找下一个邻接顶点
}
else if(p->jvex==j&&p->ivex!=i) // 不是待删除边
{
q=p;
p=p->jlink; // 找下一个邻接顶点
}
else // 是邻接顶点v
break;
if(p->ivex==i&&p->jvex==j) // 找到弧<v,w>(情况1)
{
if(q->ivex==j)
q->ilink=p->jlink;
else
q->jlink=p->jlink;
if(p->info) // 有相关信息
free(p->info);
free(p);
}
else if(p->ivex==j&&p->jvex==i) // 找到弧<v,w>(情况2)
{
if(q->ivex==j)
q->ilink=p->ilink;
else
q->jlink=p->ilink;
if(p->info) // 有相关信息
free(p->info);
free(p);
}
}
(*G).edgenum--;
return 1;
}
// 删除G中顶点v及其相关的边
int DeleteVex(AMLGraph *G,VertexType v)
{
int i,j;
VertexType w;
EBox *p;
i=LocateVex(*G,v); // i为待删除顶点的序号
if(i<0)
return 0;
for(j=0;j<(*G).vexnum;j++) // 删除与顶点v相连的边(如果有的话)
{
if(j==i)
continue;
strcpy(w,*GetVex(*G,j)); // w是第j个顶点的值
DeleteArc(G,v,w);
}
for(j=i+1;j<(*G).vexnum;j++) // 排在顶点v后面的顶点的序号减1
(*G).adjmulist[j-1]=(*G).adjmulist[j];
(*G).vexnum--; // 顶点数减1
for(j=i;j<(*G).vexnum;j++) // 修改顶点的序号
{
p=(*G).adjmulist[j].firstedge;
if(p)
{
if(p->ivex==j+1)
{
p->ivex--;
p=p->ilink;
}
else
{
p->jvex--;
p=p->jlink;
}
}
}
return 1;
}
void DestroyGraph(AMLGraph *G)
{
int i;
for(i=(*G).vexnum-1;i>=0;i--)
DeleteVex(G,(*G).adjmulist[i].data);
}
// 在G中增添弧<v,w>
int InsertArc(AMLGraph *G,VertexType v,VertexType w)
{
int i,j,l,IncInfo;
char s[MAX_INFO];
EBox *p;
i=LocateVex(*G,v); // 一端
j=LocateVex(*G,w); // 另一端
if(i<0||j<0)
return 0;
p=(EBox*)malloc(sizeof(EBox));
p->mark=unvisited;
p->ivex=i;
p->jvex=j;
p->info=NULL;
p->ilink=(*G).adjmulist[i].firstedge; // 插在表头
(*G).adjmulist[i].firstedge=p;
p->jlink=(*G).adjmulist[j].firstedge; // 插在表头
(*G).adjmulist[j].firstedge=p;
printf("该边是否有相关信息(1:有 0:无): ");
scanf("%d%*c",&IncInfo); // 吃掉回车符
if(IncInfo) // 边有相关信息
{
printf("请输入该边的相关信息(<%d个字符)：",MAX_INFO);
gets(s);
l=strlen(s);
if(l)
{
p->info=(char*)malloc((l+1)*sizeof(char));
strcpy(p->info,s);
}
}
(*G).edgenum++;
return 1;
}
int visite[MAX_VERTEX_NUM]; // 访问标志数组(全局量)
int(*VisitFunc)(VertexType v);
void DFS(AMLGraph G,int v)
{
int j;
EBox *p;
VisitFunc(G.adjmulist[v].data);
visite[v]=1;
p=G.adjmulist[v].firstedge;
while(p)
{
j=p->ivex==v?p->jvex:p->ivex;
if(!visite[j])
DFS(G,j);
p=p->ivex==v?p->ilink:p->jlink;
}
}
// 算法7.4
// 从第1个顶点起,深度优先遍历图G,并对每个顶点调用函数Visit
void DFSTraverse(AMLGraph G,int(*visit)(VertexType))
{
int v;
VisitFunc=visit;
for(v=0;v<G.vexnum;v++)
visite[v]=0;
for(v=0;v<G.vexnum;v++)
if(!visite[v])
DFS(G,v);
printf("\n");
}
// 构造一个空队列Q
int InitQueue(LinkQueue *Q)
{
(*Q).front=(*Q).rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); //动态分配一个空间
if(!(*Q).front)
exit(0);
(*Q).front->next=NULL; //队头指针指向空，无数据域，这样构成了一个空队列
return 1;
}
// 若Q为空队列,则返回1,否则返回0
int QueueEmpty(LinkQueue Q)
{
if(Q.front==Q.rear)
return 1;
else
return 0;
}
// 插入元素e为Q的新的队尾元素
int EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e)
{
QueuePtr p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if(!p) // 存储分配失败
exit(0);
//生成一个以为e为数据域的队列元素
p->data=e;
p->next=NULL;
//将该新队列元素接在队尾的后面
(*Q).rear->next=p;
(*Q).rear=p;
return 1;
}
// 若队列不空,删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回1,否则返回0
int DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e)
{
QueuePtr p;
if((*Q).front==(*Q).rear)
return 0;
p=(*Q).front->next; //队头元素
*e=p->data;
(*Q).front->next=p->next;
if((*Q).rear==p)
(*Q).rear=(*Q).front;
free(p);
return 1;
}
// 从第1个顶点起,按广度优先非递归遍历图G,并对每个顶点调用函数
// Visit一次且仅一次。使用辅助队列Q和访问标志数组visite
void BFSTraverse(AMLGraph G,int(*Visit)(VertexType))
{
int v,u,w;
VertexType w1,u1;
LinkQueue Q;
for(v=0;v<G.vexnum;v++)
visite[v]=0; // 置初值
InitQueue(&Q); // 置空的辅助队列Q
for(v=0;v<G.vexnum;v++)
if(!visite[v]) // v尚未访问
{
visite[v]=1; // 设置访问标志为1(已访问)
Visit(G.adjmulist[v].data);
EnQueue(&Q,v); // v入队列
while(!QueueEmpty(Q)) // 队列不空
{
DeQueue(&Q,&u); // 队头元素出队并置为u
strcpy(u1,*GetVex(G,u));
for(w=FirstAdjVex(G,u1);w>=0;w=NextAdjVex(G,u1,strcpy(w1,*GetVex(G,w))))
if(!visite[w]) // w为u的尚未访问的邻接顶点的序号
{
visite[w]=1;
Visit(G.adjmulist[w].data);
EnQueue(&Q,w);
}
}
}
printf("\n");
}
// 置边的访问标记为未被访问
void MarkUnvizited(AMLGraph G)
{
int i;
EBox *p;
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
{
p=G.adjmulist[i].firstedge;
while(p)
{
p->mark=unvisited;
if(p->ivex==i)
p=p->ilink;
else
p=p->jlink;
}
}
}
// 输出无向图的邻接多重表G
void Display(AMLGraph G)
{
int i;
EBox *p;
MarkUnvizited(G); // 置边的访问标记为未被访问
printf("%d个顶点：\n",G.vexnum);
for(i=0;i<G.vexnum;++i)
printf("%s ",G.adjmulist[i].data);
printf("\n%d条边:\n",G.edgenum);
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
{
p=G.adjmulist[i].firstedge;
while(p)
if(p->ivex==i) // 边的i端与该顶点有关
{
if(!p->mark) // 只输出一次
{
printf("%s－%s ",G.adjmulist[i].data,G.adjmulist[p->jvex].data);
p->mark=visited;
if(p->info) // 输出附带信息
printf("相关信息: %s ",p->info);
}
p=p->ilink;
}
else // 边的j端与该顶点有关
{
if(!p->mark) // 只输出一次
{
printf("%s－%s ",G.adjmulist[p->ivex].data,G.adjmulist[i].data);
p->mark=visited;
if(p->info) // 输出附带信息
printf("相关信息: %s ",p->info);
}
p=p->jlink;
}
printf("\n");
}
}
int visit(VertexType v)
{
printf("%s ",v);
return 1;
}
int main()
{
int k,n;
AMLGraph g;
VertexType v1,v2;
CreateGraph(&g);
Display(g);
printf("修改顶点的值，请输入原值 新值: ");
scanf("%s%s",v1,v2);
PutVex(&g,v1,v2);
printf("插入新顶点，请输入顶点的值: ");
scanf("%s",v1);
InsertVex(&g,v1);
printf("插入与新顶点有关的边，请输入边数: ");
scanf("%d",&n);
for(k=0;k<n;k++)
{
printf("请输入另一顶点的值: ");
scanf("%s",v2);
InsertArc(&g,v1,v2);
}
Display(g);
printf("深度优先搜索的结果:\n");
DFSTraverse(g,visit);
printf("广度优先搜索的结果:\n");
BFSTraverse(g,visit);
DestroyGraph(&g);
system("pause");
return 0;
}
/*
输出效果：
请输入无向图G的顶点数,边数,边是否含其它信息(是:1，否:0): 3,2,0
请输入3个顶点的值(<3个字符):
a
b
c
请顺序输入每条边的两个端点(以空格作为间隔):
a b
a c
3个顶点：
a b c
2条边:
a－c a－b
修改顶点的值，请输入原值 新值: a d
插入新顶点，请输入顶点的值: e
插入与新顶点有关的边，请输入边数: 1
请输入另一顶点的值: b
该边是否有相关信息(1:有 0:无): 0
4个顶点：
d b c e
3条边:
d－c d－b
e－b
深度优先搜索的结果:
d c b e
广度优先搜索的结果:
d b e c
请按任意键继续. . .
*/