#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define STACK_INIT_SIZE 100
#define STACKINCREMENT  10


#define MAX 20
typedef int VertexType;
typedef struct ArcNode//表結點
{
    int adjvex;//弧所指向的頂點的位置
    struct ArcNode *nextarc;
}ArcNode;
typedef struct VNode//頭結點
{
    VertexType data;//頂點資訊
    ArcNode *firstarc;//指向第一條依附該弧的頂點指標
}VNode,*AdjList;


typedef struct
{
    AdjList vertices;
    int vexnum;//圖的**當前**頂點數
}ALGraph;
typedef struct//棧的定義
{
    int *base;
    int *top;
    int stacksize;
}SqStack;
/////////棧的操作函式定義
void initialStack(SqStack *s)
{
    s->base=(int *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(int));
    if(!s->base) exit(0);
    s->top=s->base;
    s->stacksize=STACK_INIT_SIZE;
}
void Push(SqStack *s,int e)
{
    if(s->top-s->base>=s->stacksize)
    {
        s->base=(int *)realloc(s->base,(STACK_INIT_SIZE+STACKINCREMENT)*sizeof(int));
        if(!s->base) exit(0);
        s->top=s->base+s->stacksize;
        s->stacksize+=STACKINCREMENT;
    }
    *(s->top)++=e;
}
void Pop(SqStack *s,int *e)
{
    if(s->top==s->base) exit(0);
    *e=*--(s->top);
}
void GetTop(SqStack *s,int *e)
{
    if(s->top==s->base) exit(0);
    *e=*(s->top-1);
}
int StackEmpty(SqStack *s)
{
    if(s->base==s->top)
        return(1);
    else
        return(0);
}
/////建立圖的鄰接矩陣
void CreatAjacentMatrix(int *array,int n)//建立鄰接矩矩陣(n行n列)
{
    int a;
    int i,j,flag=0;
    printf("請輸入一個%d行%d列的關於圖的鄰接矩陣:\n",n,n);
    for(i=0;i<n;i++)
        for(j=0;j<n;j++)
        {
            scanf("%d",&a);
            *(array+i*n+j)=a;
        }    
}
void PrintAjacentMatrix(int *array,int n)
{
    int i,j;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        for(j=0;j<n;j++)
            printf("%5d ",*(array+i*n+j));
        printf("\n");
    }
}


////將鄰接矩陣匯出為圖的鄰接表形式
void CreatAdjList(int *array,int n,ALGraph *G)
{
    int i,j;
    ArcNode *p;//表結點
    G->vexnum=n;//初始化頂點數
    G->vertices=(VNode *)malloc((n+1)*sizeof(VNode));//頭結點陣列,開闢n+1長度的陣列空間
    for(i=1;i<=n;i++)//初始化頭結點陣列
    {
        G->vertices[i].data=i;
        G->vertices[i].firstarc=NULL;
    }
    //////////
    for(i=0;i<n;i++)
        for(j=0;j<n;j++)
        {
            if(*(array+i*n+j)==1)
            {
                p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));
                p->adjvex=j+1;
                p->nextarc=G->vertices[i+1].firstarc;
                G->vertices[i+1].firstarc=p;
            }
        }
}


/*void FindInDegree(ALGraph G,int *indegree)//對頂點求入度
{
    int i,j;
    ArcNode *p;
    for(i=1;i<=G.vexnum;i++)
        indegree[i]=0;//indispensable
    for(i=1;i<=G.vexnum;i++)//對每個結點跑完整個鄰接表
        for(j=1;j<=G.vexnum;j++)
            for(p=G.vertices[j].firstarc;p;p=p->nextarc)
                if(G.vertices[i].data==p->adjvex)//==
                  {indegree[i]++; printf("%d\n",p->adjvex);
}  
                    
}*/
 void FindInDegree(ALGraph G,int *indegree){
   ArcNode *p=NULL; 
   int x=0;
 for(int i=1;i<=G.vexnum;i++)
        indegree[i]=0;
 for(int i=1; i<G.vexnum; i++) {  
              
 
                p=G.vertices[i].firstarc;
                   while(p!=NULL) {        
                 x=p->adjvex;
                 printf("%d\n",x);
                    indegree[x]++;
                    p=p->nextarc;


                }


            }
 }
/////////拓撲排序演算法
int TopologicalSort(ALGraph G)
{
    //有向圖採用鄰接表儲存結構
    //若G無迴路，則flag=0,輸出G的頂點的一個拓撲序列,否則給出該有向圖有迴路的提示.
    int i,count,k;
    int *indegree=(int *)malloc((G.vexnum+1)*sizeof(int));
    SqStack S;
    ArcNode *p;
    FindInDegree(G,indegree);//對頂點求入度indegree[G.vexnum]
    initialStack(&S);//為避免重複檢測入度為0的頂點，可另設一棧暫存放所有入度為0的頂點
    for(i=1;i<=G.vexnum;i++)
        if(!indegree[i])
            Push(&S,i);//0入度點進棧
    count=0;//對輸出頂點計數，作為判斷是否有迴路的根據
    while(!StackEmpty(&S))
    {
        Pop(&S,&i);
        printf("%d  ",i);//輸出i號頂點並計數
        count++;
        for(p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc)
        {
            k=p->adjvex;//表結點的資料域，即對i號頂點的每個鄰接點的入度減1
            if(!(--indegree[k]))//若入度減少為0，則入棧
                Push(&S,k);
        }
    }
    if(count<G.vexnum)//該有向圖有迴路
        return 0;
    else
        return 1;
}
int main()
{
    int n;
    int *A;
    ALGraph G;
    printf("請輸入你想建立的鄰接矩矩陣的行列數(即頂點數):\n");
    scanf("%d",&n);
    A=(int *)malloc(n*n*sizeof(int));
    CreatAjacentMatrix(A,n);
    printf("請輸出圖的鄰接矩陣A:\n");
    PrintAjacentMatrix(A,n);
    CreatAdjList(A,n,&G);
    printf("該有向圖的一個拓撲排序結果如下所示:\n");
    if(TopologicalSort(G))
        printf("\n");
    else
        printf("該有向圖有迴路!\n");
        return 0;
}