邻接图的广度优先搜索(BFS)

//----------以无向网为例---------

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define INFINITY INT_MAX
#define MAX_VERTEX_NUM 20
#define OK 1
#define ERROR -1
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef enum{DG , DN, UDG, UDN} GraphKind;//{有向图，有向网，无向图，无向网}
typedef int VRType;
typedef char InfoType;
typedef int VertexType;//向量类型
typedef int Status;

typedef struct ArcCell{

	VRType adj;          //无权图表示0和1，有权是权值
	InfoType *info;      //该弧的相关信息指针
	//int visit;

}ArcCell,AdjMaxtrix[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM];


typedef struct {//邻接图结构

	VertexType   vexs[MAX_VERTEX_NUM];     //顶点向量
	AdjMaxtrix   arcs;                     //邻接矩阵
	int          vexnum;                   //当前顶点数
	int    		 arcnum;                   //弧度数
//raphKind    kind;                     //图的种类标志	

}MGraph;


Status LocateVex(MGraph G,VertexType v);


Status CreateUDN(MGraph &G)//无向网
{
	int IncInfo;
	int i,j,k;
	int v1,v2;
	int w;//权重
	printf("请输入当前顶点数和弧度数,以及弧的相关信息:");

	scanf("%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum);//如果IncInfo，表示弧没有信息
	scanf("%d",&IncInfo);

	printf("请依次输入顶点:
");
	for(i=0;i<G.vexnum;i++)
		scanf("%d",&G.vexs[i]); //构造顶点向量矩阵

	for(i=0;i<G.vexnum;i++)//初始化邻接矩阵
		for(j=0;j<G.vexnum;j++)
		{
			G.arcs[i][j].adj=0;
			G.arcs[i][j].info=NULL;
		}
	
	printf("请输入两个邻接点及其权重
");
	for(k=0;k<G.arcnum;k++)//根据弧度数输入顶点
	{
		scanf("%d%d%d",&v1,&v2,&w);
		i=LocateVex(G,v1);
		j=LocateVex(G,v2);
		G.arcs[i][j].adj=w;//给v1和v2赋上权重
		G.arcs[j][i].adj=w;
		if(IncInfo)
			scanf("%c",&(*(G.arcs[i][j].info)));
	}	
	return OK;
}//CreateUDN

Status LocateVex(MGraph G,VertexType v)//得到当前顶点矩阵的位置
{
	for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
		if(G.vexs[i]==v)
			return i;

	return ERROR;
}


Status GetVex(MGraph G,int v)//返回v的某个顶点
{
	if(v>=G.arcnum||v<0)
		exit(ERROR);
	return G.vexs[v];
}

Status FirstAdjVex(MGraph &G, VertexType v)//返回为的第一个邻接顶点的序列号
{
	int i=LocateVex(G,v);
	for(int k=0;k<G.vexnum;k++)
		if(G.arcs[i][k].adj==1)
			return G.vexs[k];
	return ERROR;
}

Status NextAdjVex(MGraph G,VertexType v,VertexType w)//返回w的的下一个邻接顶点
{
	int i=LocateVex(G,v);
	int k=LocateVex(G,w);
	for(int j=k;j<G.vexnum;j++)
		if(G.arcs[i][j].adj==1&&j>k)
			return G.vexs[j];

	return ERROR;
}

Status InsertVex(MGraph &G,VertexType v)//在G图中新添结点
{
	int i;
	if(G.vexnum==MAX_VERTEX_NUM)//矩阵存满
		return ERROR;
	else
		G.vexs[G.vexnum]=v;
	G.vexnum++;//顶点数+1

	for( i=0;i<G.vexnum;i++)//将新增的行初始化
		G.arcs[G.vexnum-1][i].adj=0;

	for( i=0;i<G.vexnum;i++)//将新增的列初始化
		G.arcs[i][G.vexnum-1].adj=0;

	return OK;
}

void  DeleteVex(MGraph &G,VertexType v)//删除结点v,针对无向图和无向网
{
	int loc=LocateVex(G,v);
	int i,j;

	for(j=0;j<G.vexnum;j++)//删掉相关的弧
			if(G.arcs[loc][j].adj==1)
				G.arcnum--;

	for(i=0;i<G.vexnum;i++)//将所在的列删除
		for(j=loc;j<G.vexnum-1;j++)
			G.arcs[i][j]=G.arcs[i][j+1];
		
		

	for(i=loc;i<G.vexnum-1;i++)
		for(j=0;j<G.vexnum-1;j++)
			G.arcs[i][j]=G.arcs[i+1][j];
		
	for(i=loc;i<G.vexnum-1;i++)
		G.vexs[i]=G.vexs[i+1];

	G.vexnum--;//结点数减一
}


void InsertArc(MGraph &G,VertexType v,VertexType w)//在G图中添加<v,w>序列
{
	int i,j;//获取w和v在矩阵当中的位置
	i=LocateVex(G,v);
	j=LocateVex(G,w);
	G.arcs[i][j].adj=1;
	G.arcs[j][i].adj=1;//对称弧
}
void DeleteArc(MGraph &G,VertexType v,VertexType w)
{
	//删除弧<v,w>,若G是无向的则还需删除对称弧<w,v>
	int i,j;
	G.vexnum-=2;
	G.arcnum-=1;
	i=LocateVex(G,v);
	j=LocateVex(G,w);
	G.arcs[i][j].adj=0; 
	G.arcs[j][i].adj=0;
	
}

void PrintVex(MGraph G)
{
	printf("邻接矩阵为:
");
	for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
	{
		for(int j=0;j<G.vexnum;j++)
			printf("%d ",G.arcs[i][j].adj);
		printf("
");
	}
}

int Visited[MAX_VERTEX_NUM];//标志数组

Status Visit(VertexType v)
{
	printf("%d ",v);
	return OK;
}



//-------------创建辅助队列进行深度优先搜索-------------

typedef VertexType QElemType;

typedef struct QNode{
	QElemType data;
	struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;


typedef struct Queue{

	QueuePtr front;//队头指针
	QueuePtr rear;//队尾指针

}Queue;

int InitQueue(Queue &q)
{
	q.front=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
	q.rear=q.front;
	if(!q.front) return ERROR;//申请内存失败
	q.front->next=NULL;//一定要将初始值设为空
	return OK;
	
}

//入队
int EnQueue(Queue &q,QElemType e)
{
	 QueuePtr p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
	 if(!p)return ERROR;//申请失败
	 p->data=e;
	 p->next=NULL;
	 q.rear->next=p;
	 q.rear=p;
	 return OK;
	 
}

//出队列
int DeQueue(Queue &q,QElemType &e)
{
	QueuePtr p;
	if(q.front==q.rear)return ERROR;//此时队列为空.
	p=q.front->next;
	e=p->data;
	q.front->next=p->next; //保存队尾的指针域       
	if(q.rear==p)//如果只剩下一位时
	q.rear=q.front;
	free(p);
	
	return OK;
}

//判断队列是否为空
int QueueEmpty(Queue q)
{
	if(q.front==q.rear)
		return OK;
	return 0;
}

//得到对头
int GetHead(Queue &q,QElemType &e)
{
	if(q.front==q.rear)return ERROR;
	e=q.front->next->data;
	return OK;
	      
}

Status BFSTraverse(MGraph G,Status(*Visit)(int v))
{
	Queue q;
	QElemType e;
	int i,j;	

	for(i=0;i<G.vexnum;i++)
		Visited[i]=FALSE;

	if(!InitQueue(q))return ERROR;
	EnQueue(q,G.vexs[0]);//将第一个顶点入队
	Visited[0]=TRUE;

	printf("广度优先遍历:");
	while(!QueueEmpty(q))
	{
		GetHead(q,e);
		i=LocateVex(G,e);
		for(j=0;j<G.vexnum;j++)
			if(G.arcs[i][j].adj!=0)
				if(!Visited[j])				
				{
					Visited[j]=TRUE;
					EnQueue(q,G.vexs[j]);
				}
		DeQueue(q,e);
		Visit(e);
	}
	printf("
");
	return OK;
}

int main()
{
	MGraph G;
	CreateUDN(G);
	PrintVex(G);
	BFSTraverse(G,Visit);
	return 0;
}

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