数据结构之---C语言实现图的十字链表存储表示

//图的十字链表存储//杨鑫#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define MAX_VERTEX_NUM 20#define MAX_Info 80  #define MAX_VERTEX_NAME 5   #define MAXQSIZE 5 // 最大队列长度(对于循环队列，最大队列长度要减1) typedef char InfoType;typedef char  VertexType[MAX_VERTEX_NAME];typedef int QElemType;int visited[MAX_VERTEX_NUM]; // 访问标志数组 int(*VisitFunc)(VertexType); // 函数变量// 弧(边)结构体typedef struct ArcBox{ int tailvex,headvex; // 该弧的尾和头顶点的位置  struct ArcBox *hlink,*tlink; // 分别为弧头相同和弧尾相同的弧的链域  InfoType *info; // 该弧相关信息的指针(可无) }ArcBox; //顶点结构体typedef struct{ VertexType data; ArcBox *firstin,*firstout; // 分别指向该顶点第一条入弧和出弧 }VexNode;//图的结构体typedef struct{ VexNode xlist[MAX_VERTEX_NUM]; // 表头向量(数组)  int vexnum,arcnum; // 有向图的当前顶点数和弧数 }OLGraph;//  队列的顺序存储结构(可用于循环队列和非循环队列) typedef struct{ QElemType *base; // 初始化的动态分配存储空间  int front; // 头指针,若队列不空,指向队列头元素  int rear; // 尾指针,若队列不空,指向队列尾元素的下一个位置 }SqQueue;// 返回顶点u在有向图G中的位置(序号),如不存在则返回-1int LocateVex(OLGraph G,VertexType u){  int i; for(i=0;i<G.vexnum;++i) // 用循环查找该结点   if(!strcmp(G.xlist[i].data, u))   return i;  return -1;}// 采用十字链表存储表示,构造有向图G。算法7.3int CreateDG(OLGraph *G){  int i,j,k; int IncInfo; char str[MAX_Info]; ArcBox *p; VertexType v1,v2;   printf("请输入有向图的顶点数,弧数,弧是否含其它信息(是:1，否:0)\n"); scanf("%d%d%d",&(*G).vexnum,&(*G).arcnum,&IncInfo); printf("请输入%d个顶点的值(<%d个字符):\n",(*G).vexnum,MAX_VERTEX_NAME); for(i=0;i<(*G).vexnum;++i) {  // 构造表头向量   scanf("%s%*c",&(*G).xlist[i].data); // 输入顶点值   (*G).xlist[i].firstin=NULL; // 初始化指针   (*G).xlist[i].firstout=NULL; } printf("请输入%d条弧的弧尾和弧头(空格为间隔):\n",(*G).arcnum); for(k=0;k<(*G).arcnum;++k) {  // 输入各弧并构造十字链表   scanf("%s%s%*c",&v1,&v2);  i=LocateVex(*G,v1); // 确定v1和v2在G中的位置   j=LocateVex(*G,v2);  p=(ArcBox *)malloc(sizeof(ArcBox)); // 产生弧结点(假定有足够空间)   p->tailvex=i; // 对弧结点赋值   p->headvex=j;  p->hlink=(*G).xlist[j].firstin; // 完成在入弧和出弧链表表头的插入   p->tlink=(*G).xlist[i].firstout;  (*G).xlist[j].firstin=(*G).xlist[i].firstout=p;  if(IncInfo)  {   printf("请输入该弧的相关信息(<%d个字符): \n",MAX_Info);   scanf("%s",str);   p->info=(InfoType *)malloc((strlen(str)+1)*sizeof(InfoType));   strcpy(p->info,str);  }  else     p->info=NULL; } return 1;}// 销毁有向图Gvoid DestroyGraph(OLGraph *G){  int j; ArcBox *p,*q;  for(j=0;j<(*G).vexnum;j++) // 对所有顶点  {  p=(*G).xlist[j].firstout; // 仅处理出弧   while(p)  {   q=p;   p=p->tlink;   if(q->info)    free(q->info);   free(q);  } } (*G).arcnum=0; (*G).vexnum=0;}// 返回v的值VertexType* GetVex(OLGraph G,int v){   if(v>=G.vexnum||v<0)  exit(0); return &G.xlist[v].data;}// 对v赋新值valueint PutVex(OLGraph *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).xlist[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(OLGraph G,VertexType v){ int i; ArcBox *p; i=LocateVex(G,v); p = G.xlist[i].firstout; // p指向顶点v的第1个出弧  if(p)  return p->headvex; 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的最后一个邻接顶点,则返回-1 int NextAdjVex(OLGraph G,VertexType v,VertexType w){  int i,j; ArcBox *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  p=G.xlist[i].firstout; // p指向顶点v的第1个出弧  while(p&&p->headvex!=j) p=p->tlink; if(p) // w不是v的最后一个邻接顶点   p=p->tlink; // p指向相对于w的下一个邻接顶点  if(p) // 有下一个邻接顶点   return p->headvex; else  return -1;}// 在有向图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(OLGraph *G,VertexType v){   strcpy((*G). xlist[(*G). vexnum].data,v); (*G). xlist[(*G). vexnum].firstin=(*G). xlist[(*G). vexnum].firstout=NULL; (*G). vexnum++;}//删除G中顶点v及其相关的弧 int DeleteVex(OLGraph *G,VertexType v){  int j,k; ArcBox *p,*q; k=LocateVex(*G,v); // k是顶点v的序号  if(k<0) // v不是图G的顶点   return 0; // 以下删除顶点v的出弧  for(j=0;j<(*G). vexnum;j++) // 顶点v的出弧是其它顶点的入弧  {  if(j==k)   continue;  p=(*G). xlist[j].firstin; // 在其它顶点的入弧链表中删除顶点v的出弧   while(p)   if(p->tailvex==k&&p==(*G). xlist[j].firstin) // 待删结点为首结点    {    (*G). xlist[j].firstin=p->hlink;    break;   }   else if(p->tailvex!=k) // 没找到待删结点    {    q=p;    p=p->hlink;   }   else // 找到待删结点且不是首结点    {    q->hlink=p->hlink;    break;   } } p=(*G). xlist[k].firstout; // 删除与顶点v有关的出弧  while(p) {  q=p->tlink; // q指向p的下一个出弧   if(p->info) // 释放p    free(p->info);  free(p);  (*G). arcnum--;  p=q; } // 以下删除顶点v的入弧  for(j=0;j<(*G). vexnum;j++) // 顶点v的入弧是其它顶点的出弧  {  if(j==k)   continue;  p=(*G). xlist[j].firstout; // 在其它顶点的出弧链表中删除顶点v的入弧   while(p)   if(p->headvex==k&&p==(*G). xlist[j].firstout) // 待删结点为首结点    {    (*G). xlist[j].firstout=p->tlink;    break;   }   else if(p->headvex!=k) // 没找到待删结点    {    q=p;    p=p->tlink;   }   else // 找到待删结点且不是首结点    {    q->tlink=p->tlink;    break;   } } p=(*G). xlist[k].firstin; // 删除与顶点v有关的入弧  while(p) {  q=p->hlink; // q指向p的下一个入弧   if(p->info) // 释放p    free(p->info);  free(p);  (*G). arcnum--;  p=q; } for(j=k+1;j<(*G). vexnum;j++) // 序号>k的顶点依次向前移   (*G). xlist[j-1]=(*G). xlist[j]; (*G). vexnum--; // 顶点数减1  for(j=0;j<(*G). vexnum;j++) // 结点序号>k的要减1  {  p=(*G). xlist[j].firstout; // 处理出弧   while(p)  {   if(p->tailvex>k)    p->tailvex--; // 序号-1    if(p->headvex>k)    p->headvex--; // 序号-1    p=p->tlink;  } }  return 1;}// 在G中增添弧<v,w>int InsertArc(OLGraph *G,VertexType v,VertexType w){   int i,j; int IncInfo; char str[MAX_Info]; ArcBox *p; i=LocateVex(*G,v); // 弧尾的序号  j=LocateVex(*G,w); // 弧头的序号  if(i<0||j<0)  return 0; p=(ArcBox *)malloc(sizeof(ArcBox)); // 生成新结点  p->tailvex=i; // 给新结点赋值  p->headvex=j; p->hlink=(*G). xlist[j].firstin; // 插在入弧和出弧的链头  p->tlink=(*G). xlist[i].firstout; (*G). xlist[j].firstin=(*G). xlist[i].firstout=p; (*G). arcnum++; // 弧数加1  printf("要插入的弧是否含有其它信息(是: 1,否: 0): \n"); scanf("%d",&IncInfo); if(IncInfo) {  printf("请输入该弧的相关信息(<%d个字符): \n",MAX_Info);  scanf("%s",str);  p->info=(InfoType *)malloc((strlen(str)+1)*sizeof(InfoType));  strcpy(p->info,str); } else  p->info=NULL; return 1;}// 在G中删除弧<v,w>int DeleteArc(OLGraph *G,VertexType v,VertexType w){  int i,j; ArcBox *p1,*p2; i=LocateVex(*G,v); // 弧尾的序号  j=LocateVex(*G,w); // 弧头的序号  if(i<0||j<0||i==j)  return 0; p2=(*G). xlist[i].firstout; // 将弧结点从出弧链表中删去  if(p2&&p2->headvex==j) // 第1个结点为待删除结点   (*G). xlist[i].firstout=p2->tlink; else {  while(p2&&p2->headvex!=j) // 向后找   {   p1=p2;   p2=p2->tlink;  }  if(p2) // 没到表尾    p1->tlink=p2->tlink; } p2=(*G). xlist[j].firstin; // 将弧结点从入弧链表中删去  if(p2&&p2->tailvex==i)  (*G). xlist[j].firstin=p2->hlink; else {  while(p2&&p2->tailvex!=i)  {   p1=p2;   p2=p2->hlink;  }  if(p2) // 没到表尾    p1->hlink=p2->hlink; } if(p2->info) // 释放弧结点   free(p2->info); free(p2); (*G). arcnum--; // 弧数减1 return 1;}void DFS(OLGraph G,int i) // DFSTraverse()调用 { ArcBox *p; visited[i]=1; // 访问标志数组置1(已被访问)  VisitFunc(G.xlist[i].data); // 遍历第i个顶点  p=G.xlist[i].firstout; // p指向第i个顶点的出度  while(p&&visited[p->headvex]) // p没到表尾且该弧的头顶点已被访问   p=p->tlink; // 查找下一个结点  if(p&&!visited[p->headvex]) // 该弧的头顶点未被访问   DFS(G,p->headvex); // 递归调用DFS() }//  从第1个顶点起,按深度优先递归遍历有向图G,并对每个顶点调用函数Visitvoid DFSTraverse(OLGraph G,int(*Visit)(VertexType)){  int i; for(i=0;i<G.vexnum;i++)  visited[i]=0; // 访问标志数组置初值(未被访问)  VisitFunc=Visit; for(i=0;i<G.vexnum;i++) // 由序号0开始,继续查找未被访问过的顶点   if(!visited[i])   DFS(G,i);  printf("\n");}// 构造一个空队列Qint InitQueue(SqQueue *Q){  //给队头队尾指针分配空间，并置空 (*Q).base=(QElemType *)malloc(MAXQSIZE*sizeof(QElemType)); //这里的Q.base相当于一个数组头 if(!(*Q).base) // 存储分配失败   exit(0); (*Q).front=(*Q).rear=0; //下标初始化为0 return 1;}// 若队列Q为空队列,则返回1,否则返回0 int QueueEmpty(SqQueue Q){ if(Q.front==Q.rear) // 队列空的标志   return 1; else  return 0;}// 插入元素e为Q的新的队尾元素 int EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e){ if(((*Q).rear+1)%MAXQSIZE==(*Q).front) // 队列满   return 0; (*Q).base[(*Q).rear]=e; (*Q).rear=((*Q).rear+1)%MAXQSIZE; return 1;}// 若队列不空,则删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回1;否则返回0 int DeQueue(SqQueue *Q,QElemType *e){  if((*Q).front==(*Q).rear) // 队列空   return 0; *e=(*Q).base[(*Q).front]; (*Q).front=((*Q).front+1)%MAXQSIZE; return 1;}// 从第1个顶点起,按广度优先非递归遍历有向图G,并对每个顶点调用 // 函数Visit,使用辅助队列Q和访问标志数组visited void BFSTraverse(OLGraph G,int(*Visit)(VertexType)){  int v,u,w; VertexType u1,w1; SqQueue Q; for(v=0;v<G.vexnum;v++)  visited[v]=0; InitQueue(&Q); for(v=0;v<G.vexnum;v++)  if(!visited[v])  {   visited[v]=1;   Visit(G.xlist[v].data);   EnQueue(&Q,v);   while(!QueueEmpty(Q))   {    DeQueue(&Q,&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的序号      {      visited[w]=1;      Visit(G.xlist[w].data);      EnQueue(&Q,w);     }   }  }  printf("\n");}// 输出有向图Gvoid Display(OLGraph G){   int i; ArcBox *p; printf("共%d个顶点,%d条弧:\n",G.vexnum,G.arcnum); for(i=0;i<G.vexnum;i++) {  printf("顶点%s: 入度: ",G.xlist[i].data);  p=G.xlist[i].firstin;  while(p)  {   printf("%s ",G.xlist[p->tailvex].data);   p=p->hlink;  }  printf("出度: ");  p=G.xlist[i].firstout;  while(p)  {   printf("%s ",G.xlist[p->headvex].data);   if(p->info) // 该弧有相关信息     printf("弧信息: %s ",p->info);   p=p->tlink;  }  printf("\n"); }}int visit(VertexType v){ printf("%s ",v);  return 1;}int main(){ int j,k,n; OLGraph g; VertexType v1,v2; CreateDG(&g); Display(g); printf("\n===============================================\n"); printf("修改顶点的值，请输入原值 新值: \n"); scanf("%s%s",v1,v2); PutVex(&g,v1,v2); printf("插入新顶点，请输入顶点的值: \n"); scanf("%s",v1); InsertVex(&g,v1); printf("插入与新顶点有关的弧，请输入弧数: \n"); scanf("%d",&n); for(k=0;k<n;k++) {  printf("请输入另一顶点的值 另一顶点的方向(0:弧头 1:弧尾): \n");  scanf("%s%d",v2,&j);  if(j)   InsertArc(&g,v2,v1);  else   InsertArc(&g,v1,v2); } Display(g); printf("删除一条弧，请输入待删除弧的弧尾 弧头：\n"); scanf("%s%s",v1,v2); DeleteArc(&g,v1,v2); Display(g); printf("删除顶点及相关的弧，请输入顶点的值: \n"); scanf("%s",v1); DeleteVex(&g,v1); 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); printf("\n===============================================\n"); system("pause"); return 0;}

结果：