圖的遍歷演算法DFS和BFS(C++)
阿新 • • 發佈：2019-01-09
圖的遍歷演算法程式(C++實現)
//圖的遍歷是指按某條搜尋路徑訪問圖中每個結點，使得每個結點均被訪問一次，而且僅被訪問一次。圖的遍歷有深度遍歷演算法和廣度遍歷演算法，程式如下：
#include <iostream>
//#include <malloc.h>
#define INFINITY 32767
#define MAX_VEX 20 //最大頂點個數
#define QUEUE_SIZE (MAX_VEX+1) //佇列長度
using namespace std;
bool *visited; //訪問標誌陣列
//圖的鄰接矩陣儲存結構
typedef struct{
char *vexs; //頂點向量
int arcs[MAX_VEX][MAX_VEX]; //鄰接矩陣
int vexnum,arcnum; //圖的當前頂點數和弧數
}Graph;
//佇列類
class Queue{
public:
void InitQueue(){
base=(int *)malloc(QUEUE_SIZE*sizeof(int));
front=rear=0;
}
void EnQueue(int e){
base[rear]=e;
rear=(rear+1)%QUEUE_SIZE;
}
void DeQueue(int &e){
e=base[front];
front=(front+1)%QUEUE_SIZE;
}
public:
int *base;
int front;
int rear;
};
//圖G中查詢元素c的位置
int Locate(Graph G,char c){
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(G.vexs[i]==c) return i;
return -1;
}
//建立無向網
void CreateUDN(Graph &G){
int i,j,w,s1,s2;
char a,b,temp;
printf("輸入頂點數和弧數:");
scanf("%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
temp=getchar(); //接收回車
G.vexs=(char *)malloc(G.vexnum*sizeof(char)); //分配頂點數目
printf("輸入%d個頂點.\n",G.vexnum);
for(i=0;i<G.vexnum;i++){ //初始化頂點
printf("輸入頂點%d:",i);
scanf("%c",&G.vexs[i]);
temp=getchar(); //接收回車
}
for(i=0;i<G.vexnum;i++) //初始化鄰接矩陣
for(j=0;j<G.vexnum;j++)
G.arcs[i][j]=INFINITY;
printf("輸入%d條弧.\n",G.arcnum);
for(i=0;i<G.arcnum;i++){ //初始化弧
printf("輸入弧%d:",i);
scanf("%c %c %d",&a,&b,&w); //輸入一條邊依附的頂點和權值
temp=getchar(); //接收回車
s1=Locate(G,a);
s2=Locate(G,b);
G.arcs[s1][s2]=G.arcs[s2][s1]=w;
}
}
//圖G中頂點k的第一個鄰接頂點
int FirstVex(Graph G,int k){
if(k>=0 && k<G.vexnum){ //k合理
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(G.arcs[k][i]!=INFINITY) return i;
}
return -1;
}
//圖G中頂點i的第j個鄰接頂點的下一個鄰接頂點
int NextVex(Graph G,int i,int j){
if(i>=0 && i<G.vexnum && j>=0 && j<G.vexnum){ //i,j合理
for(int k=j+1;k<G.vexnum;k++)
if(G.arcs[i][k]!=INFINITY) return k;
}
return -1;
}
//深度優先遍歷
void DFS(Graph G,int k){
int i;
if(k==-1){ //第一次執行DFS時,k為-1
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
if(!visited[i]) DFS(G,i); //對尚未訪問的頂點呼叫DFS
}
else{
visited[k]=true;
printf("%c ",G.vexs[k]); //訪問第k個頂點
for(i=FirstVex(G,k);i>=0;i=NextVex(G,k,i))
if(!visited[i]) DFS(G,i); //對k的尚未訪問的鄰接頂點i遞迴呼叫DFS
}
}
//廣度優先遍歷
void BFS(Graph G){
int k;
Queue Q; //輔助佇列Q
Q.InitQueue();
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(!visited[i]){ //i尚未訪問
visited[i]=true;
printf("%c ",G.vexs[i]);
Q.EnQueue(i); //i入列
while(Q.front!=Q.rear){
Q.DeQueue(k); //隊頭元素出列並置為k
for(int w=FirstVex(G,k);w>=0;w=NextVex(G,k,w))
if(!visited[w]){ //w為k的尚未訪問的鄰接頂點
visited[w]=true;
printf("%c ",G.vexs[w]);
Q.EnQueue(w);
}
}
}
}
//主函式
void main(){
int i;
Graph G;
CreateUDN(G);
visited=(bool *)malloc(G.vexnum*sizeof(bool));
printf("\n廣度優先遍歷: ");
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i]=false;
DFS(G,-1);
printf("\n深度優先遍歷: ");
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i]=false;
BFS(G);
printf("\n程式結束.\n");
}
輸出結果為（紅色為鍵盤輸入的資料，權值都置為1）：
輸入頂點數和弧數:8 9
輸入8個頂點.
輸入頂點0:a
輸入頂點1:b
輸入頂點2:c
輸入頂點3:d
輸入頂點4:e
輸入頂點5:f
輸入頂點6:g
輸入頂點7:h
輸入9條弧.
輸入弧0:a b 1
輸入弧1:b d 1
輸入弧2:b e 1
輸入弧3:d h 1
輸入弧4:e h 1
輸入弧5:a c 1
輸入弧6:c f 1
輸入弧7:c g 1
輸入弧8:f g 1
廣度優先遍歷: a b d h e c f g
深度優先遍歷: a b c d e f g h
程式結束.
//圖的遍歷是指按某條搜尋路徑訪問圖中每個結點，使得每個結點均被訪問一次，而且僅被訪問一次。圖的遍歷有深度遍歷演算法和廣度遍歷演算法，程式如下：
#include <iostream>
//#include <malloc.h>
#define INFINITY 32767
#define MAX_VEX 20 //最大頂點個數
#define QUEUE_SIZE (MAX_VEX+1) //佇列長度
using namespace std;
bool *visited; //訪問標誌陣列
//圖的鄰接矩陣儲存結構
typedef struct{
char *vexs; //頂點向量
int arcs[MAX_VEX][MAX_VEX]; //鄰接矩陣
int vexnum,arcnum; //圖的當前頂點數和弧數
}Graph;
//佇列類
class Queue{
public:
void InitQueue(){
base=(int *)malloc(QUEUE_SIZE*sizeof(int));
front=rear=0;
}
void EnQueue(int e){
base[rear]=e;
rear=(rear+1)%QUEUE_SIZE;
}
void DeQueue(int &e){
e=base[front];
front=(front+1)%QUEUE_SIZE;
}
public:
int *base;
int front;
int rear;
};
//圖G中查詢元素c的位置
int Locate(Graph G,char c){
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(G.vexs[i]==c) return i;
return -1;
}
//建立無向網
void CreateUDN(Graph &G){
int i,j,w,s1,s2;
char a,b,temp;
printf("輸入頂點數和弧數:");
scanf("%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
temp=getchar(); //接收回車
G.vexs=(char *)malloc(G.vexnum*sizeof(char)); //分配頂點數目
printf("輸入%d個頂點.\n",G.vexnum);
for(i=0;i<G.vexnum;i++){ //初始化頂點
printf("輸入頂點%d:",i);
scanf("%c",&G.vexs[i]);
temp=getchar(); //接收回車
}
for(i=0;i<G.vexnum;i++) //初始化鄰接矩陣
for(j=0;j<G.vexnum;j++)
G.arcs[i][j]=INFINITY;
printf("輸入%d條弧.\n",G.arcnum);
for(i=0;i<G.arcnum;i++){ //初始化弧
printf("輸入弧%d:",i);
scanf("%c %c %d",&a,&b,&w); //輸入一條邊依附的頂點和權值
temp=getchar(); //接收回車
s1=Locate(G,a);
s2=Locate(G,b);
G.arcs[s1][s2]=G.arcs[s2][s1]=w;
}
}
//圖G中頂點k的第一個鄰接頂點
int FirstVex(Graph G,int k){
if(k>=0 && k<G.vexnum){ //k合理
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(G.arcs[k][i]!=INFINITY) return i;
}
return -1;
}
//圖G中頂點i的第j個鄰接頂點的下一個鄰接頂點
int NextVex(Graph G,int i,int j){
if(i>=0 && i<G.vexnum && j>=0 && j<G.vexnum){ //i,j合理
for(int k=j+1;k<G.vexnum;k++)
if(G.arcs[i][k]!=INFINITY) return k;
}
return -1;
}
//深度優先遍歷
void DFS(Graph G,int k){
int i;
if(k==-1){ //第一次執行DFS時,k為-1
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
if(!visited[i]) DFS(G,i); //對尚未訪問的頂點呼叫DFS
}
else{
visited[k]=true;
printf("%c ",G.vexs[k]); //訪問第k個頂點
for(i=FirstVex(G,k);i>=0;i=NextVex(G,k,i))
if(!visited[i]) DFS(G,i); //對k的尚未訪問的鄰接頂點i遞迴呼叫DFS
}
}
//廣度優先遍歷
void BFS(Graph G){
int k;
Queue Q; //輔助佇列Q
Q.InitQueue();
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(!visited[i]){ //i尚未訪問
visited[i]=true;
printf("%c ",G.vexs[i]);
Q.EnQueue(i); //i入列
while(Q.front!=Q.rear){
Q.DeQueue(k); //隊頭元素出列並置為k
for(int w=FirstVex(G,k);w>=0;w=NextVex(G,k,w))
if(!visited[w]){ //w為k的尚未訪問的鄰接頂點
visited[w]=true;
printf("%c ",G.vexs[w]);
Q.EnQueue(w);
}
}
}
}
//主函式
void main(){
int i;
Graph G;
CreateUDN(G);
visited=(bool *)malloc(G.vexnum*sizeof(bool));
printf("\n廣度優先遍歷: ");
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i]=false;
DFS(G,-1);
printf("\n深度優先遍歷: ");
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i]=false;
BFS(G);
printf("\n程式結束.\n");
}
輸出結果為（紅色為鍵盤輸入的資料，權值都置為1）：
輸入頂點數和弧數:8 9
輸入8個頂點.
輸入頂點0:a
輸入頂點1:b
輸入頂點2:c
輸入頂點3:d
輸入頂點4:e
輸入頂點5:f
輸入頂點6:g
輸入頂點7:h
輸入9條弧.
輸入弧0:a b 1
輸入弧1:b d 1
輸入弧2:b e 1
輸入弧3:d h 1
輸入弧4:e h 1
輸入弧5:a c 1
輸入弧6:c f 1
輸入弧7:c g 1
輸入弧8:f g 1
廣度優先遍歷: a b d h e c f g
深度優先遍歷: a b c d e f g h
程式結束.