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实验名称:图的遍历和最小生成树
实验内容
:
给定无向带权图
G
如下,
3
v
2
24
8
6
9
v
7
3
4
v
5
7
2
3
v
3
v
6
5
v
1
15
v
4
1.
请分
别用深度优先和广度优先两种方法从结点
v
1
< br>开始对
G
进行遍历。
2.
构造
G
的最小生成树。
编程完成上述功能。
要求
:
1.
必须完成图的存储功能。图的输入可由命令行完成。
2.
按遍历到的先后顺序依次输出<
/p>
G
中各结点内容。
3.
以文本形式输出生成树中各条边以及它们的权值。
一、
概要设计
图的存储使用数组表示法,即邻接矩阵存储,结构体包含图的邻接矩阵,当前顶点数和<
/p>
弧数。图的初始化使用二重循环得到顶点和表的权值,邻接矩阵的打印使用二重
for
循环。
然后把图各边的权值按从小到大排序
;然后依次把最小边加入进来,即生成最小生成树。
克鲁斯卡尔算法:
假设
WN=(V
,{E})
是一个含有
n
个顶点的连通网,
按照构造最小生成树
的过程为:先构造一
个只含
n
个顶点,而边集为空的子图,之后,从网的边集
E
中选取
一条权值最小的边,
若该条边的两个顶点分属不同的树,
则将其加入子图,
反之,
若该条边
的两个顶点已落在同一棵树上,
则不可取,
而应该取下一条权值最小的边再试之。
依次类推,
直至只有一棵树,也即子图中含有
n-1
条边为止。
图的抽象数据类型
:
ADT Graph{
数据对象
V:
V
是具有相同特性的数据元素的集合
,
称为点集
.
数据关系
R:
R={VR}
VR={(v,w)|v,w
< br>属于
V
,(v,w)
表示
v
和
w
之间存在的路
径
}
基本操作
P:
CreatGraph(&G,V,VR)
初始条件
:V
是图的顶点集
,VR
是图中弧的集合
.
操作结果
:
p>
按
V
和
VR
是定义构造图
G
.
Sort(edge* ,MGraph *)
初始条件
:
图
G
存在,各边权值已知;
操作结果
:
对权值进行排序;
Find(int *, int )
初始条件
:
前者为已存在的集合,后者为集合中的元素;
<
/p>
操作结果
:
查找函数,确定后者所属子集
;
MiniSpanTree(MGraph *)
初始条件
:
图
G
存在,各边权值已知;
操作结果
:
生成最小树;
Swapn(edge *, int, int)
初始条件
:
图
G
存在,各边权值已知;
操作结果
:
交换某两个边的权值;
2
图的存储结构
typedef struct
{
int adj;
int
weight;
}AdjMatrix[MAX][MAX];
typedef struct
{
AdjMatrix arc;
int vexnum, arcnum;
}MGraph;
typedef struct
{
int begin;
int end;
int weight;
}edge;
3
本程序包含的模块
}
1
)初始化操作,结构体定义;
2
)函数声明模块;
3
)函数定义模块;
4
)主程序模块
Main()
{
调用函数生成图;
判断图是否为空;
(空则从新输入)
调用函数生成最小生成树;
退出;
二、详细设计
#include
#include
using namespace std;
#define int_max 10000
#define inf 9999
#define max 20
//
…………………………………………邻接矩阵定义……………………
typedef struct ArcCell
{
int adj;
char *info;
}ArcCell,AdjMatrix[max][max];
typedef struct
{
char vexs[max];
AdjMatrix
arcs;
int vexnum,arcnum;
}MGraph_L;
//^^^^^^^^^^^^^^^
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
int localvex(MGraph_L G
,char
v)//
返回
V
的位置
{
int i=0;
while(G
.vexs[i]!=v)
++i;
return i;
}
int creatMGraph_L(MGraph_L
&G)//
创建图用邻接矩阵表示
{
char v1,v2;
int i,j,w;
G
.vexnum=7;=12;
for(i=0;i!=;++i)
{
cout<<
输入顶点
V
cin>
>G
.vexs[i];
}
for(i=0;i!=;++i)
for(j=0;j!=;++j)
{
G
.arcs[i][j].adj=int_max;
G
.arcs[i][j].info=NULL;
}
G
.arcs[0][1].adj=24;
G
.arcs[1][0].adj=24;
G
.arcs[0][2].adj=8;
G
.arcs[2][0].adj=8;
G
.arcs[0][3].adj=15;
G
.arcs[3][0].adj=15;
G
.arcs[1][4].adj=6;
G
.arcs[4][1].adj=6;
G
.arcs[1][6].adj=3;
G
.arcs[6][1].adj=3;
G
.arcs[2][4].adj=7;
G
.arcs[4][2].adj=7;
G
.arcs[2][5].adj=3;
G
.arcs[5][2].adj=3;
G
.arcs[3][5].adj=5;
G
.arcs[5][3].adj=5;
G
.arcs[3][6].adj=4;
[6][3].adj=4;
G
.arcs[4][5].adj=2;
G
.arcs[5][4].adj=2;
G
.arcs[4][6].adj=9;
G
.arcs[6][4].adj=9;
G
.arcs[5][6].adj=3;
G
.arcs[6][5].adj=3;
< br>cout<<
图
G
邻接矩阵创建
成功!
return
G
.vexnum;
}
void
ljjzprint(MGraph_L G)
//
邻接矩阵的输出
{
int i,j;
for(i=0;i!=;++i)
{
for(j=0;j!=;++j)
cout<<[i][j].adj<<
<
br>……………………………………………………………………… <
br>.vexnum)
cout<
}
}
int
visited[max];//
访问标记
int we;
typedef struct
arcnode//
弧结点
{
int
adjvex;//
该弧指向的顶点的位置
struct arcnode
*nextarc;//
弧尾相同的下一条弧
char *info;//
该弧信息
}arcnode;
typedef struct
vnode//
邻接链表顶点头接点
{
char
data;//
结点信息
arcnode
*firstarc;//
指向第一条依附该结点的弧的指针
}vnode,adjlist;
typedef
struct//
图的定义
{
adjlist vertices[max];
int
vexnum,arcnum;
int kind;
}algraph;
//
……………
……………………………队列定义……………………
typedef struct qnode
{
int data;
struct qnode
*next;
}qnode,*queueptr;
typedef struct
{
queueptr front;
queueptr
rear;
}linkqueue;
//
typedef struct acr
{
int pre;//
弧的一结点
int bak;//
弧另一结点
int weight;//
弧的权
}edg;
int
creatadj(algraph &gra,MGraph_L
G)//
用邻接表存储图
{
int i=0,j=0;
arcnode
*arc,*tem,*p;
for(i=0;i!=;++i)
{
es[i].data=[i];
es[i].firstarc=NULL;
}
for(i=0;i!=;++i)
{
for(j=0;j!=;++j)
{
if(es[i].firstarc==NULL)
{
if(
G
.arcs[i][j].adj!=int_max&&j!=G
{
arc=(arcnode *)malloc(sizeof(arcnode));
arc->adjvex=j;
es[i].firstarc=arc;
arc->nextarc=NULL;
p=arc;
++j;
whi
le([i][j].adj!=int_max&&j!=G
.vexnum)
{
tem=(arcnode *)malloc(sizeof(arcnode));
tem->adjvex=j;
es[i].firstarc=tem;
tem->nextarc=arc;
arc=tem;
++j;
}
--j;
}
}
else
{
p>
if(G
.arcs[i][j].adj!=int_max&&
j!=G
.vexnum)
{
arc=(arcnode *)malloc(sizeof(arcnode));
arc->adjvex=j;
p->nextarc=arc;
arc->nextarc=NULL;
p=arc;
}
}
}
}
=;
=;
return 1;
}
int firstadjvex(algraph gra,vnode v)//<
/p>
返回依附顶点
V
的第一个点
//
即以
V
为尾的第一个结点
{
if(rc!=NULL)
return
rc->adjvex;
}
int
nextadjvex(algraph gra,vnode v,int w)//
返回依附顶点
V
的相对于
W
的下一个顶点
{
arcnode *p;
p=rc;
while(p!=NULL&&p->adjvex!=w)
{
p=p->nextarc;
}
if(p->adjvex==w&&p->nextarc!=NULL)
{
p=p->nextarc;
return
p->adjvex;
}
if(p->adjvex==w&&p->nextarc==NULL)
return -10;
}
int
initqueue(linkqueue
&q)//
初始化队列
{
=(queueptr)malloc(sizeof(qnode));
=;
if(!)
return
0;
->next=NULL;
return 1;
}
int enqueue(linkqueue
&q,int e)//
入队
{
queueptr p;
p=(queueptr)malloc(sizeof(qnode));
if(!p)
return 0;
p->data=e;
p->next=NULL;
->next=p;
=p;
return 1;
}
int
dequeue(linkqueue &q,int
&e)//
出队
{
queueptr p;
if(==)
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