第十二周--利用遍历思想求解图问题
来源：互联网 发布：yii2框架源码 编辑：程序博客网 时间：2024/06/05 08:57
/作 者：孙子策完成日期：2016.11.17问题描述: 假设图G采用邻接表存储，分别设计实现以下要求的算法，要求用区别于示例中的图进行多次测试，通过观察输出值，掌握相关问题的处理方法。 （1）设计一个算法，判断顶点u到v是否有简单路径 （2）设计一个算法输出图G中从顶点u到v的一条简单路径（设计测试图时，保证图G中从顶点u到v至少有一条简单路径）。 （3）输出从顶点u到v的所有简单路径。 （4）输出图G中从顶点u到v的长度为s的所有简单路径。 （5）求图中通过某顶点k的所有简单回路（若存在）
假设图G采用邻接表存储，分别设计实现以下要求的算法，要求用区别于示例中的图进行多次测试，通过观察输出值，掌握相关问题的处理方法。
（6）求不带权连通图G中从顶点u到顶点v的一条最短路径。
（7）求不带权连通图G中，距离顶点v最远的顶点k 输入描述：若干测试数据。 序输出：相应的数据输出。 /
（1）main.cpp代码：
int main() { ALGraph *G; int A[5][5]= { {0,0,0,0,0}, {0,0,1,0,0}, {0,0,0,1,1}, {0,0,0,0,0}, {1,0,0,1,0}, }; //请画出对应的有向图 ArrayToList(A[0], 5, G); HasPath(G, 1, 0); HasPath(G, 4, 1); return 0; }
.cpp代码：
int visited[MAXV]; //定义存放节点的访问标志的全局数组 void ExistPath(ALGraph *G,int u,int v, bool &has) { int w; ArcNode *p; visited[u]=1; if(u==v) { has=true; return; } p=G->adjlist[u].firstarc; while (p!=NULL) { w=p->adjvex; if (visited[w]==0) ExistPath(G,w,v,has); p=p->nextarc; } } void HasPath(ALGraph *G,int u,int v) { int i; bool flag = false; for (i=0; i<G->n; i++) visited[i]=0; //访问标志数组初始化 ExistPath(G,u,v,flag); printf(" 从 %d 到 %d ", u, v); if(flag) printf("有简单路径\n"); else printf("无简单路径\n"); }
（2）
main.cpp代码：
int main() { ALGraph *G; int A[5][5]= { {0,0,0,0,0}, {0,0,1,0,0}, {0,0,0,1,1}, {0,0,0,0,0}, {1,0,0,1,0}, }; //请画出对应的有向图 ArrayToList(A[0], 5, G); APath(G, 1, 0); APath(G, 4, 1); return 0; }
.cpp代码：
int visited[MAXV]; //定义存放节点的访问标志的全局数组 void FindAPath(ALGraph *G,int u,int v,int path[],int d) { //d表示path中的路径长度，初始为-1 int w,i; ArcNode *p; visited[u]=1; d++; path[d]=u; //路径长度d增1，顶点u加入到路径中 if (u==v) //找到一条路径后输出并返回 { printf("一条简单路径为:"); for (i=0; i<=d; i++) printf("%d ",path[i]); printf("\n"); return; //找到一条路径后返回 } p=G->adjlist[u].firstarc; //p指向顶点u的第一个相邻点 while (p!=NULL) { w=p->adjvex; //相邻点的编号为w if (visited[w]==0) FindAPath(G,w,v,path,d); p=p->nextarc; //p指向顶点u的下一个相邻点 } } void APath(ALGraph *G,int u,int v) { int i; int path[MAXV]; for (i=0; i<G->n; i++) visited[i]=0; //访问标志数组初始化 FindAPath(G,u,v,path,-1); //d初值为-1，调用时d++，即变成了0 }
（3）
main.cpp代码：
int main() { ALGraph *G; int A[5][5]= { {0,1,0,1,0}, {1,0,1,0,0}, {0,1,0,1,1}, {1,0,1,0,1}, {0,0,1,1,0} }; //请画出对应的有向图 ArrayToList(A[0], 5, G); DispPaths(G, 1, 4); return 0; }
.cpp代码：
int visited[MAXV]; //定义存放节点的访问标志的全局数组 void FindPaths(ALGraph *G,int u,int v,int path[],int d) //d是到当前为止已走过的路径长度，调用时初值为-1 { int w,i; ArcNode *p; visited[u]=1; d++; //路径长度增1 path[d]=u; //将当前顶点添加到路径中 if (u==v && d>1) //输出一条路径 { printf(" "); for (i=0; i<=d; i++) printf("%d ",path[i]); printf("\n"); } p=G->adjlist[u].firstarc; //p指向u的第一条边 while(p!=NULL) { w=p->adjvex; //w为u的邻接顶点 if (visited[w]==0) //若顶点未标记访问，则递归访问之 FindPaths(G,w,v,path,d); p=p->nextarc; //找u的下一个邻接顶点 } visited[u]=0; //恢复环境 } void DispPaths(ALGraph *G,int u,int v) { int i; int path[MAXV]; for (i=0; i<G->n; i++) visited[i]=0; //访问标志数组初始化 printf("从%d到%d的所有路径:\n",u,v); FindPaths(G,u,v,path,-1); printf("\n"); }
（4）
main.cpp代码：
int main() { ALGraph *G; int A[5][5]= { {0,1,0,1,0}, {1,0,1,0,0}, {0,1,0,1,1}, {1,0,1,0,1}, {0,0,1,1,0} }; //请画出对应的有向图 ArrayToList(A[0], 5, G); DispSomePaths(G, 1, 4, 3); return 0; }
.cpp代码：
int visited[MAXV]; //全局变量 void DFSPath(ALGraph *G,int u,int v,int path[],int d) //d是到当前为止已走过的路径长度，调用时初值为-1 { int w,i; ArcNode *p; visited[u]=1; d++; path[d]=u; p=G->adjlist[u].firstarc; //p指向顶点u的第一条边 while (p!=NULL) { w=p->adjvex; //w为顶点u的相邻点 if (w==v && d>0) //找到一个回路，输出之 { printf(" "); for (i=0; i<=d; i++) printf("%d ",path[i]); printf("%d \n",v); } if (visited[w]==0) //w未访问，则递归访问之 DFSPath(G,w,v,path,d); p=p->nextarc; //找u的下一个邻接顶点 } visited[u]=0; //恢复环境：使该顶点可重新使用 } void FindCyclePath(ALGraph *G,int k) //输出经过顶点k的所有回路 { int path[MAXV],i; for (i=0; i<G->n; i++) visited[i]=0; //访问标志数组初始化 printf("经过顶点%d的所有回路\n",k); DFSPath(G,k,k,path,-1); printf("\n"); }
（5）
main.cpp代码：
int main() { ALGraph *G; int A[5][5]= { {0,1,1,0,0}, {0,0,1,0,0}, {0,0,0,1,1}, {0,0,0,0,1}, {1,0,0,0,0} }; //请画出对应的有向图 ArrayToList(A[0], 5, G); FindCyclePath(G, 0); return 0; }
.cpp代码：
int visited[MAXV]; //全局变量 void DFSPath(ALGraph *G,int u,int v,int path[],int d) //d是到当前为止已走过的路径长度，调用时初值为-1 { int w,i; ArcNode *p; visited[u]=1; d++; path[d]=u; p=G->adjlist[u].firstarc; //p指向顶点u的第一条边 while (p!=NULL) { w=p->adjvex; //w为顶点u的相邻点 if (w==v && d>0) //找到一个回路，输出之 { printf(" "); for (i=0; i<=d; i++) printf("%d ",path[i]); printf("%d \n",v); } if (visited[w]==0) //w未访问，则递归访问之 DFSPath(G,w,v,path,d); p=p->nextarc; //找u的下一个邻接顶点 } visited[u]=0; //恢复环境：使该顶点可重新使用 } void FindCyclePath(ALGraph *G,int k) //输出经过顶点k的所有回路 { int path[MAXV],i; for (i=0; i<G->n; i++) visited[i]=0; //访问标志数组初始化 printf("经过顶点%d的所有回路\n",k); DFSPath(G,k,k,path,-1); printf("\n"); }
（6）
main.cpp代码：
int main() { ALGraph *G; int A[9][9]= { {0,1,1,0,0,0,0,0,0}, {0,0,0,1,1,0,0,0,0}, {0,0,0,0,1,1,0,0,0}, {0,0,0,0,0,0,1,0,0}, {0,0,0,0,0,1,1,0,0}, {0,0,0,0,0,0,0,1,0}, {0,0,0,0,0,0,0,1,1}, {0,0,0,0,0,0,0,0,1}, {0,0,0,0,0,0,0,0,0} }; //请画出对应的有向图 ArrayToList(A[0], 9, G); ShortPath(G,0,7); return 0; }
.cpp代码：
typedef struct { int data; //顶点编号 int parent; //前一个顶点的位置 } QUERE; //非环形队列类型 void ShortPath(ALGraph *G,int u,int v) { //输出从顶点u到顶点v的最短逆路径 ArcNode *p; int w,i; QUERE qu[MAXV]; //非环形队列 int front=-1,rear=-1; //队列的头、尾指针 int visited[MAXV]; for (i=0; i<G->n; i++) //访问标记置初值0 visited[i]=0; rear++; //顶点u进队 qu[rear].data=u; qu[rear].parent=-1; visited[u]=1; while (front!=rear) //队不空循环 { front++; //出队顶点w w=qu[front].data; if (w==v) //找到v时输出路径之逆并退出 { i=front; //通过队列输出逆路径 while (qu[i].parent!=-1) { printf("%2d ",qu[i].data); i=qu[i].parent; } printf("%2d\n",qu[i].data); break; } p=G->adjlist[w].firstarc; //找w的第一个邻接点 while (p!=NULL) { if (visited[p->adjvex]==0) { visited[p->adjvex]=1; rear++; //将w的未访问过的邻接点进队 qu[rear].data=p->adjvex; qu[rear].parent=front; } p=p->nextarc; //找w的下一个邻接点 } } }
（7）
main.cpp代码：
int main() { ALGraph *G; int A[9][9]= { {0,1,1,0,0,0,0,0,0}, {0,0,0,1,1,0,0,0,0}, {0,0,0,0,1,1,0,0,0}, {0,0,0,0,0,0,1,0,0}, {0,0,0,0,0,1,1,0,0}, {0,0,0,0,0,0,0,1,0}, {0,0,0,0,0,0,0,1,1}, {0,0,0,0,0,0,0,0,1}, {0,0,0,0,0,0,0,0,0} }; //请画出对应的有向图 ArrayToList(A[0], 9, G); printf("离顶点0最远的顶点:%d",Maxdist(G,0)); return 0; }
.cpp代码：
int Maxdist(ALGraph *G,int v) { ArcNode *p; int i,j,k; int Qu[MAXV]; //环形队列 int visited[MAXV]; //访问标记数组 int front=0,rear=0; //队列的头、尾指针 for (i=0; i<G->n; i++) //初始化访问标志数组 visited[i]=0; rear++; Qu[rear]=v; //顶点v进队 visited[v]=1; //标记v已访问 while (rear!=front) { front=(front+1)%MAXV; k=Qu[front]; //顶点k出队 p=G->adjlist[k].firstarc; //找第一个邻接点 while (p!=NULL) //所有未访问过的相邻点进队 { j=p->adjvex; //邻接点为顶点j if (visited[j]==0) //若j未访问过 { visited[j]=1; rear=(rear+1)%MAXV; Qu[rear]=j; //进队 } p=p->nextarc; //找下一个邻接点 } } return k; }
知识点总结和心得体会：
图的应用很广泛，但是自己写代码有些难度，写不出来，看的是学长的……
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