#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

struct Node { //定義表結點
  int adjvex; //該邊所指向的頂點的位置
  Node *next; //下一條邊的指標
};

struct HeadNode{ // 定義頭結點
    int nodeName; // 頂點資訊
    bool visited; //表示該結點是否被訪問過
    Node *link; //指向第一條依附該頂點的邊的指標
};

//新增從begin-1 -> end-1的弧
void addVertex(HeadNode *G, int begin, int end) {
  // 建立新的結點插入連結表
  Node *node = new Node;
  node->adjvex = end - 1;
  //插入連結表的第一個位置
  node->next = G[begin-1].link;
  G[begin-1].link = node;
}
//G表示指向頭結點陣列的第一個結點的指標
//nodeNum表示結點個數
//arcNum表示邊的個數
void createGraph(HeadNode *G, int nodeNum, int arcNum) {
  cout << "開始建立圖(" << nodeNum << ", " << arcNum  << ")" << endl;
  //初始化頭結點
  for (int i = 0; i < nodeNum; i++) {
    G[i].nodeName = i+1; //位置0上面儲存的是結點v1,依次類推
    G[i].link = NULL;
  }
  for (int j = 0; j < arcNum; j++) {
    int v1, v2;
    cout << "請依次輸入 邊1 邊2: ";
    cin >> v1 >> v2;
    addVertex(G, v1, v2);
    addVertex(G, v2, v1);
  }
}

//從標號start-1的結點開始深度搜索: 遞迴實現
void DFS(HeadNode *G, int start) {
  G[start-1].visited = true;
  Node *node = G[start-1].link;

  cout << "v" << start << " ";
  while (node) {
    if (!G[node->adjvex].visited) {
      DFS(G, node->adjvex + 1);
    }
    node = node->next;
  }
}

//從標號start-1的結點開始廣度搜索: 非遞迴實現
void BFS(HeadNode *G, int start) {
  queue<int> q;
  q.push(start);

  while (!q.empty()) {
    int current = q.front(); q.pop();
    cout << "v" << current << " ";
    G[current-1].visited = true;
    Node *node = G[current-1].link;
    while (node && !G[node->adjvex].visited) {
      q.push(node->adjvex + 1);
      node = node -> next;
    }
  }

}

// 初始化結點
void initVisted(HeadNode *G, int nodeNum) {
  for (int i = 0; i < nodeNum; ++i) {
    G[i].visited = false;
  }
}

int main() {
  HeadNode *G;
  int nodeNum, arcNum;
  cout << "請輸入頂點個數，邊長個數: ";
  cin >> nodeNum >> arcNum;
  G = new HeadNode[nodeNum];
  createGraph(G, nodeNum, arcNum);
  //深度搜索演算法
  initVisted(G, nodeNum);
  cout << "深度搜索遍歷序列為: ";
  DFS(G, 1);
  cout << endl;

  //廣度搜索演算法
  initVisted(G, nodeNum);
  cout << "廣度搜索遍歷序列為: ";
  BFS(G, 1);
  cout << endl;
  return 1;
}