项目 5 - 验证算法之拓扑排序算法 .
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*Copyright (c) 2016,烟台大学计算机学院
*All right reserved.
*文件名称:test.cpp
*作者:杨天瑞
*完成日期:2016年12月10日
*版本号:v1.6.8
*
* 问题描述:验证拓扑排序算法。
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*文件名称:test.cpp
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*完成日期:2016年12月10日
*版本号:v1.6.8
*
* 问题描述:验证拓扑排序算法。
* 程序输入:无。
* 程序输出:路径长度及路径。
*/
tutu.h:
#ifndef GRAPH_H_INCLUDED#define GRAPH_H_INCLUDED#define MAXV 100 //最大顶点个数#define INF 32767 //INF表示∞typedef int InfoType;//以下定义邻接矩阵类型typedef struct{ int no; //顶点编号 InfoType info; //顶点其他信息,在此存放带权图权值} VertexType; //顶点类型typedef struct //图的定义{ int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵 int n,e; //顶点数,弧数 VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息} MGraph; //图的邻接矩阵类型//以下定义邻接表类型typedef struct ANode //弧的结点结构类型{ int adjvex; //该弧的终点位置 struct ANode *nextarc; //指向下一条弧的指针 InfoType info; //该弧的相关信息,这里用于存放权值} ArcNode;typedef int Vertex;typedef struct Vnode //邻接表头结点的类型{ Vertex data; //顶点信息 int count; //存放顶点入度,只在拓扑排序中用 ArcNode *firstarc; //指向第一条弧} VNode;typedef VNode AdjList[MAXV]; //AdjList是邻接表类型typedef struct{ AdjList adjlist; //邻接表 int n,e; //图中顶点数n和边数e} ALGraph; //图的邻接表类型//功能:由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组,构造出用邻接矩阵存储的图//参数:Arr - 数组名,由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数,在此将参数Arr声明为一维数组名(指向int的指针)// n - 矩阵的阶数// g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g); //用普通数组构造图的邻接矩阵void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&); //用普通数组构造图的邻接表void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G);//将邻接矩阵g转换成邻接表Gvoid ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g);//将邻接表G转换成邻接矩阵gvoid DispMat(MGraph g);//输出邻接矩阵gvoid DispAdj(ALGraph *G);//输出邻接表G#endif // GRAPH_H_INCLUDED
tutu.cpp:
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include "tutu.h"//功能:由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组,构造出用邻接矩阵存储的图//参数:Arr - 数组名,由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数,在此将参数Arr声明为一维数组名(指向int的指针)// n - 矩阵的阶数// g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g){ int i,j,count=0; //count用于统计边数,即矩阵中非0元素个数 g.n=n; for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) { g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组,Arr[i*n+j]即是Arr[i][j],计算存储位置的功夫在此应用 if(g.edges[i][j]!=0 && g.edges[i][j]!=INF) count++; } g.e=count;}void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&G){ int i,j,count=0; //count用于统计边数,即矩阵中非0元素个数 ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); G->n=n; for (i=0; i<n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=n-1; j>=0; j--) if (Arr[i*n+j]!=0) //存在一条边,将Arr看作n×n的二维数组,Arr[i*n+j]即是Arr[i][j] { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=Arr[i*n+j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->e=count;}void MatToList(MGraph g, ALGraph *&G)//将邻接矩阵g转换成邻接表G{ int i,j; ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); for (i=0; i<g.n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<g.n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=g.n-1; j>=0; j--) if (g.edges[i][j]!=0) //存在一条边 { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=g.edges[i][j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->n=g.n; G->e=g.e;}void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g)//将邻接表G转换成邻接矩阵g{ int i,j; ArcNode *p; g.n=G->n; //根据一楼同学“举报”改的。g.n未赋值,下面的初始化不起作用 g.e=G->e; for (i=0; i<g.n; i++) //先初始化邻接矩阵 for (j=0; j<g.n; j++) g.edges[i][j]=0; for (i=0; i<G->n; i++) //根据邻接表,为邻接矩阵赋值 { p=G->adjlist[i].firstarc; while (p!=NULL) { g.edges[i][p->adjvex]=p->info; p=p->nextarc; } }}void DispMat(MGraph g)//输出邻接矩阵g{ int i,j; for (i=0; i<g.n; i++) { for (j=0; j<g.n; j++) if (g.edges[i][j]==INF) printf("%3s","∞"); else printf("%3d",g.edges[i][j]); printf("\n"); }}void DispAdj(ALGraph *G)//输出邻接表G{ int i; ArcNode *p; for (i=0; i<G->n; i++) { p=G->adjlist[i].firstarc; printf("%3d: ",i); while (p!=NULL) { printf("-->%d/%d ",p->adjvex,p->info); p=p->nextarc; } printf("\n"); }}
main.cpp:
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include "tutu.h"void TopSort(ALGraph *G){ int i,j; int St[MAXV],top=-1; //栈St的指针为top ArcNode *p; for (i=0; i<G->n; i++) //入度置初值0 G->adjlist[i].count=0; for (i=0; i<G->n; i++) //求所有顶点的入度 { p=G->adjlist[i].firstarc; while (p!=NULL) { G->adjlist[p->adjvex].count++; p=p->nextarc; } } for (i=0; i<G->n; i++) if (G->adjlist[i].count==0) //入度为0的顶点进栈 { top++; St[top]=i; } while (top>-1) //栈不为空时循环 { i=St[top]; top--; //出栈 printf("%d ",i); //输出顶点 p=G->adjlist[i].firstarc; //找第一个相邻顶点 while (p!=NULL) { j=p->adjvex; G->adjlist[j].count--; if (G->adjlist[j].count==0)//入度为0的相邻顶点进栈 { top++; St[top]=j; } p=p->nextarc; //找下一个相邻顶点 } }}int main(){ ALGraph *G; int A[7][7]= { {0,0,1,0,0,0,0}, {0,0,0,1,1,0,1}, {0,0,0,1,0,0,0}, {0,0,0,0,1,1,0}, {0,0,0,0,0,0,0}, {0,0,0,0,0,0,0}, {0,0,0,0,0,1,0} }; ArrayToList(A[0], 7, G); DispAdj(G); printf("\n"); printf("拓扑序列:"); TopSort(G); printf("\n"); return 0;}
总结:
对一个有向无环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)G进行拓扑排序,是将G中所有顶点排成一个线性序列,使得图中任意一对顶点u和v,若边(u,v)∈E(G),则u在线性序列中出现在v之前。通常,这样的线性序列称为满足拓扑次序(Topological Order)的序列,简称拓扑序列。简单的说,由某个集合上的一个偏序得到该集合上的一个全序。
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