数据结构之---C语言实现图的邻接表存储表示

// 图的数组（邻接矩阵)存储表示 #include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define MAX_NAME 3// 顶点字符串的最大长度+1 #define MAX_VERTEX_NUM 20typedef int InfoType;// 存放网的权值 typedef char VertexType[MAX_NAME];// 字符串类型 typedef enum{DG, DN, AG, AN}GraphKind; // {有向图,有向网,无向图,无向网} int visited[MAX_VERTEX_NUM];// 访问标志数组void(*VisitFunc)(char* v);// 函数变量typedef struct ArcNode{int adjvex;// 该弧所指向的顶点的位置 struct ArcNode *nextarc;// 指向下一条弧的指针 InfoType *info;// 网的权值指针}ArcNode;// 表结点 typedef struct VNode{VertexType data;// 顶点信息 ArcNode *firstarc;// 第一个表结点的地址,指向第一条依附该顶点的弧的指针  }VNode, AdjList[MAX_VERTEX_NUM];// 头结点 typedef struct{AdjList vertices;int vexnum, arcnum;// 图的当前顶点数和弧数 int kind;// 图的种类标志 }ALGraph;typedef int QElemType; // 队列类型 //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,rear; //队头指针，指针域指向队头元素 队尾指针，指向队尾元素}LinkQueue;//定位功能// 若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1。 int LocateVex(ALGraph G,VertexType u){int i;for(i=0;i<G.vexnum;++i)if(strcmp(u,G.vertices[i].data)==0)return i;return -1;}//创建图// 采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G(用一个函数构造4种图)。int CreateGraph(ALGraph *G){int i,j,k;int w;// 权值 VertexType va,vb;ArcNode *p;printf("请输入图的类型(有向图:0, 有向网:1, 无向图:2, 无向网:3): \n");scanf("%d", &(*G).kind);printf("请输入图的顶点数和边数:（空格）\n");scanf("%d%d", &(*G).vexnum, &(*G).arcnum);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).vertices[i].data);(*G).vertices[i].firstarc = NULL;}if((*G).kind == 1 || (*G).kind == 3) // 网 printf("请顺序输入每条弧(边)的权值、弧尾和弧头(以空格作为间隔):\n");else // 图 printf("请顺序输入每条弧(边)的弧尾和弧头(以空格作为间隔):\n");for(k = 0;k < (*G).arcnum; ++k)// 构造表结点链表 {if((*G).kind==1||(*G).kind==3) // 网 scanf("%d%s%s",&w,va,vb);else// 图 scanf("%s%s",va,vb);i = LocateVex(*G,va); // 弧尾 j = LocateVex(*G,vb); // 弧头 p = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));p->adjvex = j;if((*G).kind == 1 || (*G).kind == 3) // 网 {p->info = (int *)malloc(sizeof(int));*(p->info) = w;}elsep->info = NULL; // 图 p->nextarc = (*G).vertices[i].firstarc; // 插在表头 (*G).vertices[i].firstarc = p;if((*G).kind >= 2) // 无向图或网,产生第二个表结点 {p = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));p->adjvex = i;if((*G).kind == 3) // 无向网 {p->info = (int*)malloc(sizeof(int));*(p->info) = w;}elsep->info = NULL; // 无向图 p->nextarc = (*G).vertices[j].firstarc; // 插在表头 (*G).vertices[j].firstarc = p;}}return 1;}// 销毁图Gvoid DestroyGraph(ALGraph *G){int i;ArcNode *p,*q;for(i = 0;i < (*G).vexnum; ++i){p = (*G).vertices[i].firstarc;while(p){q = p->nextarc;if((*G).kind%2) // 网 free(p->info);free(p);p=q;}}(*G).vexnum=0;(*G).arcnum=0; }// 返回v的值。VertexType* GetVex(ALGraph G, int v){if(v>=G.vexnum||v<0)exit(0);return &G.vertices[v].data;}// 对v赋新值value。int PutVex(ALGraph *G,VertexType v,VertexType value){int i;i=LocateVex(*G,v);if(i > -1) // v是G的顶点 {strcpy((*G).vertices[i].data,value);return 1;}return 0;}// 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(ALGraph G,VertexType v){ArcNode *p;int v1;v1 = LocateVex(G,v); // v1为顶点v在图G中的序号 p = G.vertices[v1].firstarc;if(p)return p->adjvex;elsereturn -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(ALGraph G,VertexType v,VertexType w){ArcNode *p;int v1,w1;v1 = LocateVex(G,v); // v1为顶点v在图G中的序号 w1 = LocateVex(G,w); // w1为顶点w在图G中的序号 p = G.vertices[v1].firstarc;while(p&&p->adjvex != w1) // 指针p不空且所指表结点不是w p = p->nextarc;if(!p||!p->nextarc) // 没找到w或w是最后一个邻接点 return -1;else // p->adjvex==w // 返回v的(相对于w的)下一个邻接顶点的序号 return p->nextarc->adjvex;}// 在图G中增添新顶点v(不增添与顶点相关的弧,留待InsertArc()去做)。void InsertVex(ALGraph *G,VertexType v){   strcpy((*G).vertices[(*G).vexnum].data,v); // 构造新顶点向量 (*G).vertices[(*G).vexnum].firstarc=NULL;(*G).vexnum++; // 图G的顶点数加1 }// 删除G中顶点v及其相关的弧。int DeleteVex(ALGraph *G,VertexType v){int i,j;ArcNode *p,*q;j=LocateVex(*G,v);// j是顶点v的序号 if(j < 0 )// v不是图G的顶点 return 0;p = (*G).vertices[j].firstarc;// 删除以v为出度的弧或边 while( p ){q = p;p = p->nextarc;if((*G).kind % 2)// 网 free(q->info);free(q);(*G).arcnum--;// 弧或边数减1 }(*G).vexnum--;// 顶点数减1 for(i = j; i < (*G).vexnum; i++)// 顶点v后面的顶点前移 (*G).vertices[i] = (*G).vertices[i+1];// 删除以v为入度的弧或边且必要时修改表结点的顶点位置值for(i = 0; i < (*G).vexnum; i++) {p = (*G).vertices[i].firstarc; // 指向第1条弧或边 while(p) // 有弧 {if(p->adjvex == j)// 是以v为入度的边。{if(p == (*G).vertices[i].firstarc) // 待删结点是第1个结点 {(*G).vertices[i].firstarc = p->nextarc;if((*G).kind % 2)// 网 free(p->info);free(p);p = (*G).vertices[i].firstarc;if((*G).kind < 2)// 有向 (*G).arcnum--;// 弧或边数减1 }else{q->nextarc = p->nextarc;if((*G).kind%2)// 网 free(p->info);free(p);p = q->nextarc;if((*G).kind < 2)// 有向 (*G).arcnum--;// 弧或边数减1 }}else{if(p->adjvex > j)p->adjvex--; // 修改表结点的顶点位置值(序号) q = p;p = p->nextarc;}}}return 1;}// 在G中增添弧<v,w>,若G是无向的,则还增添对称弧<w,v>。int InsertArc(ALGraph *G,VertexType v, VertexType w){ArcNode *p;int w1,i,j;i=LocateVex(*G,v); // 弧尾或边的序号 j=LocateVex(*G,w); // 弧头或边的序号 if(i < 0 || j < 0)return 0;(*G).arcnum++;// 图G的弧或边的数目加1 if((*G).kind%2) // 网 {printf("请输入弧(边)%s→%s的权值: ",v,w);scanf("%d",&w1);}p=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));p->adjvex=j;if((*G).kind%2) // 网 {p->info=(int*)malloc(sizeof(int));*(p->info)=w1;}elsep->info = NULL;p->nextarc = (*G).vertices[i].firstarc; // 插在表头 (*G).vertices[i].firstarc = p;if((*G).kind >= 2)// 无向,生成另一个表结点 {p = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));p->adjvex = i;if((*G).kind == 3) // 无向网 {p->info = (int*)malloc(sizeof(int));*(p->info) = w1;}elsep->info=NULL;p->nextarc=(*G).vertices[j].firstarc; // 插在表头 (*G).vertices[j].firstarc=p;}return 1;}// 在G中删除弧<v,w>,若G是无向的,则还删除对称弧<w,v>。int DeleteArc(ALGraph *G,VertexType v,VertexType w){ArcNode *p,*q;int i,j;i = LocateVex(*G,v); // i是顶点v(弧尾)的序号 j = LocateVex(*G,w); // j是顶点w(弧头)的序号 if(i < 0 || j < 0 || i == j)return 0;p=(*G).vertices[i].firstarc; // p指向顶点v的第一条出弧 while(p&&p->adjvex!=j) // p不空且所指之弧不是待删除弧<v,w> { // p指向下一条弧 q=p;p=p->nextarc;}if(p&&p->adjvex==j) // 找到弧<v,w> {if(p==(*G).vertices[i].firstarc) // p所指是第1条弧 (*G).vertices[i].firstarc=p->nextarc; // 指向下一条弧 elseq->nextarc=p->nextarc; // 指向下一条弧 if((*G).kind%2) // 网 free(p->info);free(p); // 释放此结点 (*G).arcnum--; // 弧或边数减1 }if((*G).kind>=2) // 无向,删除对称弧<w,v> {p=(*G).vertices[j].firstarc; // p指隙サ鉾的第一条出弧 while(p&&p->adjvex!=i) // p不空且所指之弧不是待删除弧<w,v> { // p指向下一条弧 q=p;p=p->nextarc;}if(p&&p->adjvex==i) // 找到弧<w,v> {if(p==(*G).vertices[j].firstarc) // p所指是第1条弧 (*G).vertices[j].firstarc=p->nextarc; // 指向下一条弧 elseq->nextarc=p->nextarc; // 指向下一条弧 if((*G).kind==3) // 无向网 free(p->info);free(p); // 释放此结点 }}return 1;}//从第v个顶点出发递归地深度优先遍历图G。void DFS(ALGraph G,int v){int w;VertexType v1,w1;strcpy(v1,*GetVex(G,v));visited[v] = 1;// 设置访问标志为1(已访问) VisitFunc(G.vertices[v].data); // 访问第v个顶点 for(w = FirstAdjVex(G,v1); w >= 0;w = NextAdjVex(G,v1,strcpy(w1,*GetVex(G,w))))if(!visited[w])DFS(G,w);// 对v的尚未访问的邻接点w递归调用DFS }//对图G作深度优先遍历。void DFSTraverse(ALGraph G,void(*Visit)(char*)){int v;// 使用全局变量VisitFunc,使DFS不必设函数指针参数VisitFunc = Visit; for(v = 0; v < G.vexnum; v++)visited[v] = 0;// 访问标志数组初始化 for(v = 0; v < G.vexnum; v++)if(!visited[v])DFS(G,v);// 对尚未访问的顶点调用DFS 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;}// 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;}//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;elsereturn 0;}//按广度优先遍历图G。使用辅助队列Q和访问标志数组visited。void BFSTraverse(ALGraph G,void(*Visit)(char*)){int v,u,w;VertexType u1,w1;LinkQueue Q;for(v = 0; v < G.vexnum; ++v)visited[v]=0;// 置初值 InitQueue(&Q);// 置空的辅助队列Q for(v = 0; v < G.vexnum; v++)// 如果是连通图,只v=0就遍历全图 if(!visited[v])// v尚未访问 {visited[v]=1;Visit(G.vertices[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(!visited[w])// w为u的尚未访问的邻接顶点 {visited[w] = 1;Visit(G.vertices[w].data);EnQueue(&Q,w);// w入队 }}}printf("\n");}//输出图的邻接表G。void Display(ALGraph G){int i;ArcNode *p;switch(G.kind){case DG: printf("有向图\n");break;case DN: printf("有向网\n");break;case AG: printf("无向图\n");break;case AN: printf("无向网\n");}printf("%d个顶点：\n",G.vexnum);for(i = 0; i < G.vexnum; ++i)printf("%s ",G.vertices[i].data);printf("\n%d条弧(边):\n", G.arcnum);for(i = 0; i < G.vexnum; i++){p = G.vertices[i].firstarc;while(p){if(G.kind <= 1) // 有向 {printf("%s→%s ",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data);if(G.kind == DN) // 网 printf(":%d ", *(p->info));}else// 无向(避免输出两次) {if(i < p->adjvex){printf("%s－%s ",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data);if(G.kind == AN)// 网 printf(":%d ",*(p->info));}}p=p->nextarc;}printf("\n");}}void print(char *i){printf("%s ",i);}int main(){int i,j,k,n;ALGraph g;VertexType v1,v2;printf("请选择有向图\n");CreateGraph(&g);Display(g);printf("删除一条边或弧，请输入待删除边或弧的弧尾 弧头：\n");scanf("%s%s",v1,v2);DeleteArc(&g,v1,v2);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);Display(g);printf("插入新顶点，请输入顶点的值: ");scanf("%s",v1);InsertVex(&g,v1);Display(g);printf("插入与新顶点有关的弧或边，请输入弧或边数目: ");scanf("%d",&n);for(k=0;k<n;k++){printf("请输入另一顶点的值: ");scanf("%s",v2);printf("对于有向图，请输入另一顶点的方向(0:弧头 1:弧尾): ");scanf("%d",&j);if(j)InsertArc(&g,v2,v1);elseInsertArc(&g,v1,v2);}Display(g);printf("删除顶点及相关的弧或边，请输入顶点的值: ");scanf("%s",v1);DeleteVex(&g,v1);Display(g);printf("深度优先搜索的结果:\n");DFSTraverse(g,print);printf("广度优先搜索的结果:\n");BFSTraverse(g,print);DestroyGraph(&g);system("pause");return 0;}

效果：