C数据结构——无向图(邻接矩阵方式) 创建与基本使用

源码+注释

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// Created by Lenovo on 2022-05-13-上午 9:06.
// 作者：小象
// 版本：1.0
//#include <stdio.h>
#include <malloc.h>#define MAXSIZE 1000 // BFS队列可能达到的最大长度
#define MAX_AMVNUMS 100 // 最大顶点数typedef enum {FALSE,TRUE
} Boolean;typedef struct { // 定义队列int *base; // 存储空间的基地址int front; // 头指针int rear; // 尾指针
} SqQueue;typedef struct { // 定义图char verxs[MAX_AMVNUMS]; // 顶点表int arcs[MAX_AMVNUMS][MAX_AMVNUMS]; // 邻接矩阵int numVertexes, numEdges; // 图的当前顶点数和边数
} AMGraph;Boolean visited[MAX_AMVNUMS]; // 访问标志数组，其初值为"false"void CreateAMGraph(AMGraph *G); // 用邻接矩阵表示法创建无向图
void PrintAMatrix(AMGraph G); // 打印邻接矩阵
void DFSTraverse(AMGraph G, int v); // 非连通图 深度优先搜索遍历
void DFS_AM(AMGraph G, int v); // 邻接矩阵 深度优先搜索遍历(连通图)
void BFSTraverse(AMGraph G, int v); // 非连通图 广度优先搜索遍历
void BFS_AM(AMGraph G, int v); // 邻接矩阵 广度优先搜索遍历(连通图)
Boolean InitQueue(SqQueue *queue); // BFS队列初始化
Boolean EnQueue(SqQueue *queue, int elem); // BFS队列入队列
Boolean DeQueue(SqQueue *queue, int *elem); // 循环队列出队列
Boolean IsFull(SqQueue *queue); // 判队满
Boolean IsEmpty(SqQueue *queue); // 判队空/*** <h2>无向图的创建和遍历(无向网同理)</h2>* <h3>无向图邻接矩阵特点: <br>* 1.边值对称 <br>* 2.若有相邻点，一定在矩阵同一行里</h3>* @return 0*/
int main() {AMGraph *G;G = (AMGraph *) malloc(sizeof(AMGraph)); // 为图G生成内存空间CreateAMGraph(G); // 创建PrintAMatrix(*G); // 打印DFSTraverse(*G, 1); // 深度遍历printf("\n");BFSTraverse(*G, 3); // 广度搜索getchar();
}// 使用邻接矩阵表示法，创建无向图
void CreateAMGraph(AMGraph *G) {// 输入总顶点数和边数printf("输入无向图的顶点数和边数，用空格分开：");scanf("%d %d", &(G->numVertexes), &(G->numEdges));getchar();// 依次输入顶点的信息for (int i = 0; i < G->numVertexes; i++) {
/*        printf("输入第%d个顶点信息：", (i + 1));scanf("%c", &G->verxs[i]);getchar();*/G->verxs[i] = i;}// 初始化邻接矩阵for (int i = 0; i < G->numVertexes; i++) {for (int j = 0; j < G->numVertexes; j++) {G->arcs[i][j] = 0;}}// 构造邻接矩阵
//    int sub1, sub2;int arrSub1[] = {0, 0, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5};int arrSub2[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7, 6};for (int i = 0; i < G->numEdges; i++) {
/*        printf("请输入第%d条边(v1,v2)上的下标i和下标j：", (i + 1)); // 输入一条边依附的顶点scanf("%d %d", &sub1, &sub2); // 确定v1和v2在G中的位置，即顶点数组的下标getchar();*/G->arcs[arrSub1[i]][arrSub2[i]] = G->arcs[arrSub2[i]][arrSub1[i]] = 1; // 边 <v1, v2>的顶点值为 1// 因为无向图是对称边，所以边<v2, v1>的顶点值也为 1}
}// 打印邻接矩阵
void PrintAMatrix(AMGraph G) {for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) {for (int j = 0; j < G.numVertexes; j++) {printf("%d ", G.arcs[i][j]);}printf("\n");}
}// 对非连通图G做 深度优先遍历
void DFSTraverse(AMGraph G, int v) {// 注意：对于以下所有循环次数解析，最多有numVertexes顶点个连通图，所以循环numVertexes次就足够保证整个非连通图都被遍历到for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) {visited[i] = FALSE; // 访问标志数组初始化}for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) { // 循环调用遍历连通图的算法函数if (!visited[i]) {DFS_AM(G, v); // 对尚未访问的顶点调用DFS_AM()}}
}// 图G为邻接矩阵类型，从第v个顶点出发 深度优先搜索遍历 图G
void DFS_AM(AMGraph G, int v) {printf("V%d ", v);visited[v] = TRUE; // 访问第v个顶点，并置访问标志数组相应分量值为truefor (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) { // 依次检查邻接矩阵 v 所在的行// G.arcs[v][i]!=0 表示i是v的邻接点。如果i未访问，则递归调用DFS_AMif ((G.arcs[v][i] != 0) && (!visited[i])) {DFS_AM(G, i); // 相邻点放入，递归遍历}}
}// 对非连通图G做 广度优先遍历
void BFSTraverse(AMGraph G, int v) {// 注意：对于以下所有循环次数解析，最多有numVertexes顶点个连通图，所以循环numVertexes次就足够保证整个非连通图都被遍历到for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) {visited[i] = FALSE; // 访问标志数组初始化}for (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) { // 循环调用遍历连通图的算法函数if (!visited[i]) {BFS_AM(G, v); // 对尚未访问的顶点调用BFS_AM()}}
}// 图G为邻接矩阵类型，从第v个顶点出发 广度优先搜索遍历 图G
void BFS_AM(AMGraph G, int v) {printf("V%d ", v);visited[v] = TRUE; // 访问第v个顶点，并置访问标志数组相应分量值为 trueSqQueue queue;InitQueue(&queue); // 辅助队列queue初始化，置空EnQueue(&queue, v); // v 进队int u;while (!IsEmpty(&queue)) {DeQueue(&queue, &u); // 队头元素出队并置为 ufor (int i = 0; i < G.numVertexes; i++) { // 依次检查邻接矩阵 u 所在的行// G.arcs[u][i]!=0 表示i是u的邻接点。如果i未访问，则递归调用BFS_AMif ((G.arcs[u][i] != 0) && (!visited[i])) {printf("V%d ", i);visited[i] = TRUE; // 访问第i个顶点，并置访问标志数组相应分量值为trueEnQueue(&queue, i);  // i 进队}}}
}// 构造一个空队列 queue
Boolean InitQueue(SqQueue *queue) {queue->base = (int *) malloc(sizeof(int) * MAXSIZE); // 为队列分配一个最大容量为 MAXSIZE 的数组空间if (!(queue->base)) {return FALSE; // 存储分配失败}queue->front = queue->rear = 0; // 头指针和尾指针置为0 , 队列为空return TRUE;
}// 插入元素 elem 为 queue 的新的队尾元素
Boolean EnQueue(SqQueue *queue, int elem) {if (IsFull(queue)) {return FALSE;}queue->base[queue->rear] = elem; // 新元素插入队尾queue->rear = (queue->rear + 1) % MAXSIZE; // 队尾指针加 1return TRUE;
}// 删除 queue 的队头元素，用 elem 返回其值
Boolean DeQueue(SqQueue *queue, int *elem) {if (IsEmpty(queue)) {return FALSE;}*elem = queue->base[queue->front]; // 保存队头元素queue->front = (queue->front + 1) % MAXSIZE; // 队头指针加 1return TRUE;
}// 尾指针在循环意义上加1 后等于头指针，表明队满
Boolean IsFull(SqQueue *queue) {return (queue->rear + 1) % MAXSIZE == queue->front; // 循环
}// 队空
Boolean IsEmpty(SqQueue *queue) {return queue->front == queue->rear;
}