無向圖的鄰接多重表存儲

 /* c7-4.h 無向圖的鄰接多重表存儲表示 */
 #define MAX_VERTEX_NUM 20
 typedef enum{unvisited,visited}VisitIf;
 typedef struct EBox
 {
   VisitIf mark; /* 訪問標記 */
   int ivex,jvex; /* 該邊依附的兩個頂點的位置 */
   struct EBox *ilink,*jlink; /* 分別指向依附這兩個頂點的下一條邊 */
   InfoType *info; /* 該邊信息指針 */
 }EBox;
 typedef struct
 {
   VertexType data;
   EBox *firstedge; /* 指向第一條依附該頂點的邊 */
 }VexBox;
 typedef struct
 {
   VexBox adjmulist[MAX_VERTEX_NUM];
   int vexnum,edgenum; /* 無向圖的當前頂點數和邊數 */
 }AMLGraph;

 /* bo7-4.c 無向圖的鄰接多重表存儲(存儲結構由c7-4.h定義)的基本函數類型(16個) */
 int LocateVex(AMLGraph G,VertexType u)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,u和G中頂點有相同特徵 */
   /* 操做結果: 若G中存在頂點u,則返回該頂點在無向圖中位置;不然返回-1 */
   int i;
   for(i=0;i<G.vexnum;++i)
     if(strcmp(u,G.adjmulist[i].data)==0)
       return i;
   return -1;
 }

 Status CreateGraph(AMLGraph *G)
 { /* 採用鄰接多重表存儲結構,構造無向圖G */
   int i,j,k,l,IncInfo;
   char s[MAX_INFO];
   VertexType va,vb;
   EBox *p;
   printf("請輸入無向圖G的頂點數,邊數,邊是否含其它信息(是:1，否:0): ");
   scanf("%d,%d,%d",&(*G).vexnum,&(*G).edgenum,&IncInfo);
   printf("請輸入%d個頂點的值(<%d個字符):\n",(*G).vexnum,MAX_NAME);
   for(i=0;i<(*G).vexnum;++i) /* 構造頂點向量 */
   {
     scanf("%s",(*G).adjmulist[i].data);
     (*G).adjmulist[i].firstedge=NULL;
   }
   printf("請順序輸入每條邊的兩個端點(以空格做爲間隔):\n");
   for(k=0;k<(*G).edgenum;++k) /* 構造表結點鏈表 */
   {
     scanf("%s%s%*c",va,vb); /* %*c吃掉回車符 */
     i=LocateVex(*G,va); /* 一端 */
     j=LocateVex(*G,vb); /* 另外一端 */
     p=(EBox*)malloc(sizeof(EBox));
     p->mark=unvisited; /* 設初值 */
     p->ivex=i;
     p->jvex=j;
     p->info=NULL;
     p->ilink=(*G).adjmulist[i].firstedge; /* 插在表頭 */
     (*G).adjmulist[i].firstedge=p;
     p->jlink=(*G).adjmulist[j].firstedge; /* 插在表頭 */
     (*G).adjmulist[j].firstedge=p;
     if(IncInfo) /* 邊有相關信息 */
     {
       printf("請輸入該弧的相關信息(<%d個字符)：",MAX_INFO);
       gets(s);
       l=strlen(s);
       if(l)
       {
         p->info=(char*)malloc((l+1)*sizeof(char));
         strcpy(p->info,s);
       }
     }
   }
   return OK;
 }

 VertexType* GetVex(AMLGraph G,int v)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v是G中某個頂點的序號。操做結果: 返回v的值 */
   if(v>=G.vexnum||v<0)
     exit(ERROR);
   return &G.adjmulist[v].data;
 }

 Status PutVex(AMLGraph *G,VertexType v,VertexType value)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v是G中某個頂點 */
   /* 操做結果: 對v賦新值value */
   int i;
   i=LocateVex(*G,v);
   if(i<0) /* v不是G的頂點 */
     return ERROR;
   strcpy((*G).adjmulist[i].data,value);
   return OK;
 }

 int FirstAdjVex(AMLGraph G,VertexType v)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v是G中某個頂點 */
   /* 操做結果: 返回v的第一個鄰接頂點的序號。若頂點在G中沒有鄰接頂點,則返回-1 */
   int i;
   i=LocateVex(G,v);
   if(i<0)
     return -1;
   if(G.adjmulist[i].firstedge) /* v有鄰接頂點 */
     if(G.adjmulist[i].firstedge->ivex==i)
       return G.adjmulist[i].firstedge->jvex;
     else
       return G.adjmulist[i].firstedge->ivex;
   else
     return -1;
 }

 int NextAdjVex(AMLGraph G,VertexType v,VertexType w)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v是G中某個頂點,w是v的鄰接頂點 */
   /* 操做結果: 返回v的(相對於w的)下一個鄰接頂點的序號。 */
   /*           若w是v的最後一個鄰接點,則返回-1 */
   int i,j;
   EBox *p;
   i=LocateVex(G,v); /* i是頂點v的序號 */
   j=LocateVex(G,w); /* j是頂點w的序號 */
   if(i<0||j<0) /* v或w不是G的頂點 */
     return -1;
   p=G.adjmulist[i].firstedge; /* p指向頂點v的第1條邊 */
   while(p)
     if(p->ivex==i&&p->jvex!=j) /* 不是鄰接頂點w(狀況1) */
       p=p->ilink; /* 找下一個鄰接頂點 */
     else if(p->jvex==i&&p->ivex!=j) /* 不是鄰接頂點w(狀況2) */
       p=p->jlink; /* 找下一個鄰接頂點 */
     else /* 是鄰接頂點w */
       break;
   if(p&&p->ivex==i&&p->jvex==j) /* 找到鄰接頂點w(狀況1) */
   {
     p=p->ilink;
     if(p&&p->ivex==i)
       return p->jvex;
     else if(p&&p->jvex==i)
       return p->ivex;
   }
   if(p&&p->ivex==j&&p->jvex==i) /* 找到鄰接頂點w(狀況2) */
   {
     p=p->jlink;
     if(p&&p->ivex==i)
       return p->jvex;
     else if(p&&p->jvex==i)
       return p->ivex;
   }
   return -1;
 }

 Status InsertVex(AMLGraph *G,VertexType v)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v和G中頂點有相同特徵 */
   /* 操做結果: 在G中增添新頂點v(不增添與頂點相關的弧,留待InsertArc()去作) */
   if((*G).vexnum==MAX_VERTEX_NUM) /* 結點已滿，不能插入 */
     return ERROR;
   if(LocateVex(*G,v)>=0) /* 結點已存在,不能插入 */
     return ERROR;
   strcpy((*G).adjmulist[(*G).vexnum].data,v);
   (*G).adjmulist[(*G).vexnum].firstedge=NULL;
   (*G).vexnum++;
   return OK;
 }

 Status DeleteArc(AMLGraph *G,VertexType v,VertexType w)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v和w是G中兩個頂點 */
   /* 操做結果: 在G中刪除弧<v,w> */
   int i,j;
   EBox *p,*q;
   i=LocateVex(*G,v);
   j=LocateVex(*G,w);
   if(i<0||j<0||i==j)
     return ERROR;  /* 圖中沒有該點或弧 */
   /* 如下使指向待刪除邊的第1個指針繞過這條邊 */
   p=(*G).adjmulist[i].firstedge; /* p指向頂點v的第1條邊 */
   if(p&&p->jvex==j) /* 第1條邊即爲待刪除邊(狀況1) */
     (*G).adjmulist[i].firstedge=p->ilink;
   else if(p&&p->ivex==j) /* 第1條邊即爲待刪除邊(狀況2) */
     (*G).adjmulist[i].firstedge=p->jlink;
   else /* 第1條邊不是待刪除邊 */
   {
     while(p) /* 向後查找弧<v,w> */
     {
       if(p->ivex==i&&p->jvex!=j) /* 不是待刪除邊 */
       {
         q=p;
         p=p->ilink; /* 找下一個鄰接頂點 */
       }
       else if(p->jvex==i&&p->ivex!=j) /* 不是待刪除邊 */
       {
         q=p;
         p=p->jlink; /* 找下一個鄰接頂點 */
       }
       else /* 是鄰接頂點w */
         break;
     }
     if(!p) /* 沒找到該邊 */
       return ERROR;
     if(p->ivex==i&&p->jvex==j) /* 找到弧<v,w>(狀況1) */
       if(q->ivex==i)
         q->ilink=p->ilink;
       else
         q->jlink=p->ilink;
     else if(p->ivex==j&&p->jvex==i) /* 找到弧<v,w>(狀況2) */
       if(q->ivex==i)
         q->ilink=p->jlink;
       else
         q->jlink=p->jlink;
   }
   /* 如下由另外一頂點起找待刪除邊且刪除之 */
   p=(*G).adjmulist[j].firstedge; /* p指向頂點w的第1條邊 */
   if(p->jvex==i) /* 第1條邊即爲待刪除邊(狀況1) */
   {
     (*G).adjmulist[j].firstedge=p->ilink;
     if(p->info) /* 有相關信息 */
       free(p->info);
     free(p);
   }
   else if(p->ivex==i) /* 第1條邊即爲待刪除邊(狀況2) */
   {
     (*G).adjmulist[j].firstedge=p->jlink;
     if(p->info) /* 有相關信息 */
       free(p->info);
     free(p);
   }
   else /* 第1條邊不是待刪除邊 */
   {
     while(p) /* 向後查找弧<v,w> */
       if(p->ivex==j&&p->jvex!=i) /* 不是待刪除邊 */
       {
         q=p;
         p=p->ilink; /* 找下一個鄰接頂點 */
       }
       else if(p->jvex==j&&p->ivex!=i) /* 不是待刪除邊 */
       {
         q=p;
         p=p->jlink; /* 找下一個鄰接頂點 */
       }
       else /* 是鄰接頂點v */
         break;
     if(p->ivex==i&&p->jvex==j) /* 找到弧<v,w>(狀況1) */
     {
       if(q->ivex==j)
         q->ilink=p->jlink;
       else
         q->jlink=p->jlink;
       if(p->info) /* 有相關信息 */
         free(p->info);
       free(p);
     }
     else if(p->ivex==j&&p->jvex==i) /* 找到弧<v,w>(狀況2) */
     {
       if(q->ivex==j)
         q->ilink=p->ilink;
       else
         q->jlink=p->ilink;
       if(p->info) /* 有相關信息 */
         free(p->info);
       free(p);
     }
   }
   (*G).edgenum--;
   return OK;
 }

 Status DeleteVex(AMLGraph *G,VertexType v)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v是G中某個頂點 */
   /* 操做結果: 刪除G中頂點v及其相關的邊 */
   int i,j;
   VertexType w;
   EBox *p;
   i=LocateVex(*G,v); /* i爲待刪除頂點的序號 */
   if(i<0)
     return ERROR;
   for(j=0;j<(*G).vexnum;j++) /* 刪除與頂點v相連的邊(若是有的話) */
   {
     if(j==i)
       continue;
     strcpy(w,*GetVex(*G,j)); /* w是第j個頂點的值 */
     DeleteArc(G,v,w);
   }
   for(j=i+1;j<(*G).vexnum;j++) /* 排在頂點v後面的頂點的序號減1 */
     (*G).adjmulist[j-1]=(*G).adjmulist[j];
   (*G).vexnum--; /* 頂點數減1 */
   for(j=i;j<(*G).vexnum;j++) /* 修改頂點的序號 */
   {
     p=(*G).adjmulist[j].firstedge;
     if(p)
     {
       if(p->ivex==j+1)
       {
         p->ivex--;
         p=p->ilink;
       }
       else
       {
         p->jvex--;
         p=p->jlink;
       }
     }
   }
   return OK;
 }

 void DestroyGraph(AMLGraph *G)
 {
   int i;
   for(i=(*G).vexnum-1;i>=0;i--)
     DeleteVex(G,(*G).adjmulist[i].data);
 }

 Status InsertArc(AMLGraph *G,VertexType v,VertexType w)
 { /* 初始條件: 無向圖G存在,v和W是G中兩個頂點 */
   /* 操做結果: 在G中增添弧<v,w> */
   int i,j,l,IncInfo;
   char s[MAX_INFO];
   EBox *p;
   i=LocateVex(*G,v); /* 一端 */
   j=LocateVex(*G,w); /* 另外一端 */
   if(i<0||j<0)
     return ERROR;
   p=(EBox*)malloc(sizeof(EBox));
   p->mark=unvisited;
   p->ivex=i;
   p->jvex=j;
   p->info=NULL;
   p->ilink=(*G).adjmulist[i].firstedge; /* 插在表頭 */
   (*G).adjmulist[i].firstedge=p;
   p->jlink=(*G).adjmulist[j].firstedge; /* 插在表頭 */
   (*G).adjmulist[j].firstedge=p;
   printf("該邊是否有相關信息(1:有 0:無): ");
   scanf("%d%*c",&IncInfo); /* 吃掉回車符 */
   if(IncInfo) /* 邊有相關信息 */
   {
     printf("請輸入該邊的相關信息(<%d個字符)：",MAX_INFO);
     gets(s);
     l=strlen(s);
     if(l)
     {
       p->info=(char*)malloc((l+1)*sizeof(char));
       strcpy(p->info,s);
     }
   }
   (*G).edgenum++;
   return OK;
 }

 Boolean visite[MAX_VERTEX_NUM]; /* 訪問標誌數組(全局量) */
 Status(*VisitFunc)(VertexType v);
 void DFS(AMLGraph G,int v)
 {
   int j;
   EBox *p;
   VisitFunc(G.adjmulist[v].data);
   visite[v]=TRUE;
   p=G.adjmulist[v].firstedge;
   while(p)
   {
     j=p->ivex==v?p->jvex:p->ivex;
     if(!visite[j])
       DFS(G,j);
     p=p->ivex==v?p->ilink:p->jlink;
   }
 }

 void DFSTraverse(AMLGraph G,Status(*visit)(VertexType))
 { /* 初始條件: 圖G存在,Visit是頂點的應用函數。算法7.4 */
   /* 操做結果: 從第1個頂點起,深度優先遍歷圖G,並對每一個頂點調用函數Visit */
   /*           一次且僅一次。一旦Visit()失敗,則操做失敗 */
   int v;
   VisitFunc=visit;
   for(v=0;v<G.vexnum;v++)
     visite[v]=FALSE;
   for(v=0;v<G.vexnum;v++)
     if(!visite[v])
       DFS(G,v);
   printf("\n");
 }

 typedef int QElemType; /* 隊列類型 */
 #include"c3-2.h" /* BFSTraverse()用 */
 #include"bo3-2.c" /* BFSTraverse()用 */
 void BFSTraverse(AMLGraph G,Status(*Visit)(VertexType))
 { /* 初始條件: 圖G存在,Visit是頂點的應用函數。算法7.6 */
   /* 操做結果: 從第1個頂點起,按廣度優先非遞歸遍歷圖G,並對每一個頂點調用函數 */
   /*           Visit一次且僅一次。一旦Visit()失敗,則操做失敗。 */
   /*           使用輔助隊列Q和訪問標誌數組visite */
   int v,u,w;
   VertexType w1,u1;
   LinkQueue Q;
   for(v=0;v<G.vexnum;v++)
     visite[v]=FALSE; /* 置初值 */
   InitQueue(&Q); /* 置空的輔助隊列Q */
   for(v=0;v<G.vexnum;v++)
     if(!visite[v]) /* v還沒有訪問 */
     {
       visite[v]=TRUE; /* 設置訪問標誌爲TRUE(已訪問) */
       Visit(G.adjmulist[v].data);
       EnQueue(&Q,v); /* v入隊列 */
       while(!QueueEmpty(Q)) /* 隊列不空 */
       {
         DeQueue(&Q,&u); /* 隊頭元素出隊並置爲u */
         strcpy(u1,*GetVex(G,u));
         for(w=FirstAdjVex(G,u1);w>=0;w=NextAdjVex(G,u1,strcpy(w1,*GetVex(G,w))))
           if(!visite[w]) /* w爲u的還沒有訪問的鄰接頂點的序號 */
           {
             visite[w]=TRUE;
             Visit(G.adjmulist[w].data);
             EnQueue(&Q,w);
           }
       }
     }
   printf("\n");
 }

 void MarkUnvizited(AMLGraph G)
 { /* 置邊的訪問標記爲未被訪問 */
   int i;
   EBox *p;
   for(i=0;i<G.vexnum;i++)
   {
     p=G.adjmulist[i].firstedge;
     while(p)
     {
       p->mark=unvisited;
       if(p->ivex==i)
         p=p->ilink;
       else
         p=p->jlink;
     }
   }
 }

 void Display(AMLGraph G)
 { /* 輸出無向圖的鄰接多重表G */
   int i;
   EBox *p;
   MarkUnvizited(G); /* 置邊的訪問標記爲未被訪問 */
   printf("%d個頂點：\n",G.vexnum);
   for(i=0;i<G.vexnum;++i)
     printf("%s ",G.adjmulist[i].data);
   printf("\n%d條邊:\n",G.edgenum);
   for(i=0;i<G.vexnum;i++)
   {
     p=G.adjmulist[i].firstedge;
     while(p)
       if(p->ivex==i) /* 邊的i端與該頂點有關 */
       {
         if(!p->mark) /* 只輸出一次 */
         {
           printf("%s－%s ",G.adjmulist[i].data,G.adjmulist[p->jvex].data);
           p->mark=visited;
           if(p->info) /* 輸出附帶信息 */
             printf("相關信息: %s ",p->info);
         }
         p=p->ilink;
       }
       else /* 邊的j端與該頂點有關 */
       {
         if(!p->mark) /* 只輸出一次 */
         {
           printf("%s－%s ",G.adjmulist[p->ivex].data,G.adjmulist[i].data);
           p->mark=visited;
           if(p->info) /* 輸出附帶信息 */
             printf("相關信息: %s ",p->info);
         }
         p=p->jlink;
       }
     printf("\n");
   }
 }

 /* main7-4.cpp 檢驗bo7-4.cpp的主程序 */
 #include"c1.h"
 #define MAX_NAME 3 /* 頂點字符串的最大長度+1 */
 #define MAX_INFO 80 /* 相關信息字符串的最大長度+1 */
 typedef char InfoType;
 typedef char VertexType[MAX_NAME]; /* 字符串類型 */
 #include"c7-4.h"
 #include"bo7-4.c"
 Status visit(VertexType v)
 {
   printf("%s ",v);
   return OK;
 }

 void main()
 {
   int k,n;
   AMLGraph g;
   VertexType v1,v2;
   CreateGraph(&g);
   Display(g);
   printf("修改頂點的值，請輸入原值 新值: ");
   scanf("%s%s",v1,v2);
   PutVex(&g,v1,v2);
   printf("插入新頂點，請輸入頂點的值: ");
   scanf("%s",v1);
   InsertVex(&g,v1);
   printf("插入與新頂點有關的邊，請輸入邊數: ");
   scanf("%d",&n);
   for(k=0;k<n;k++)
   {
     printf("請輸入另外一頂點的值: ");
     scanf("%s",v2);
     InsertArc(&g,v1,v2);
   }
   Display(g);
   printf("深度優先搜索的結果:\n");
   DFSTraverse(g,visit);
   printf("廣度優先搜索的結果:\n");
   BFSTraverse(g,visit);
   DestroyGraph(&g);
 }