#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <limits.h>

#define MAX_VERTEX_NUM 20    //最大頂點個數 
#define INFINITY INT_MAX  //最大值∞ 

typedef char VertexType;   //頂點向量型別 
typedef int VRType;       
typedef int InfoType;
typedef int QElemType;

//圖的陣列儲存表示 
 typedef
 
 struct{
    VertexType vexs[MAX_VERTEX_NUM];    //頂點向量
    VRType arcs[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM];;  //鄰接矩陣,於無權圖1、0表示兩個頂點是否相鄰，對於有權圖為權值
    int vexnum,arcnum; //圖的頂點數和弧數
}MGraph;

bool visited[MAX_VERTEX_NUM];  //標記頂點是否被訪問，訪問為true,否則為false

//查詢頂點在頂點向量中的位置
int locateVertex(MGraph umg, VertexType v)
{
    int
 
 i;
    for(i=0;i<umg.vexnum;i++)
    {
        if(v == umg.vexs[i])
            return i;
    }
    return -1;
 } 
//建立無向（有向）無權圖
createUMGraph(MGraph *umg)
{
    int i,j,v;
    char v1,v2;
    printf("輸入無權圖的頂點數和邊數\n");
    scanf("%d %d",&(*umg).vexnum,&(*umg).arcnum);
    for(v=0;v<(*umg).vexnum;v++)
        visited[v] = false
 
;
    getchar();
    printf("輸入頂點名稱\n");
    for(v=0;v<(*umg).vexnum;v++)
    {
        printf("輸入第%d個頂點名稱：",v);
        scanf("%c",&(*umg).vexs[v]);
        getchar();
    }

    //初始化鄰接矩陣
    for(i=0;i<(*umg).vexnum;i++)
        for(j=0;j<(*umg).vexnum;j++)
                (*umg).arcs[i][j] = 0;

    //將圖中相鄰的頂點的鄰接矩陣值設為1，不相鄰仍為0 
    printf("輸入邊的資訊，輸入邊的兩個頂點名稱v1 v2\n");
    for(v=0;v<(*umg).arcnum;v++)
    {
        printf("輸入第%d條邊兩個頂點:",v);
        scanf("%c %c",&v1,&v2);
        getchar();
        printf("\n");
        i = locateVertex(*umg,v1);
        j = locateVertex(*umg,v2);
    //  (*umg).arcs[i][j] = (*umg).arcs[j][i] = 1;    //由於是無向圖，因此一條邊關聯兩個頂點 
        (*umg).arcs[i][j] = 1;    //有向圖，邊為單向 
    }    
}

//建立無向（有向）有權圖
createMGraph(MGraph *mg)
{
    int i,j,v,w;
    char v1,v2;
    printf("輸入有權圖的頂點數和邊數\n");
    scanf("%d %d",&(*mg).vexnum,&(*mg).arcnum);
    for(v=0;v<(*mg).vexnum;v++)
        visited[v] = false;
    getchar();
    printf("輸入頂點名稱\n");
    for(v=0;v<(*mg).vexnum;v++)
    {
        printf("輸入第%d個頂點名稱：",v);
        scanf("%c",&(*mg).vexs[v]);
        getchar();
    }

    //初始化鄰接矩陣
    for(i=0;i<(*mg).vexnum;i++)
        for(j=0;j<(*mg).vexnum;j++)
                (*mg).arcs[i][j] = INFINITY;

    //將圖中相鄰的頂點的鄰接矩陣值設為邊的權值 
    printf("輸入邊的資訊，輸入邊的兩個頂點名稱和權值v1 v2 w\n");
    for(v=0;v<(*mg).arcnum;v++)
    {
        printf("輸入第%d條邊兩個頂點和權值:",v);
        scanf("%c %c %d",&v1,&v2,&w);
        getchar();
        i = locateVertex(*mg,v1);
        j = locateVertex(*mg,v2);
    //  (*mg).arcs[i][j] = (*mg).arcs[j][i] = w;    //由於是無向圖，因此一條邊關聯兩個頂點 
        (*mg).arcs[i][j] = w;    //有向圖，邊為單向 
    }    
}

//列印圖的臨界矩陣
void print(MGraph G)
{
    int i,j;
    printf("圖的鄰接矩陣\n");
    for(i=0;i<G.vexnum;i++)
    {
        for(j=0;j<G.vexnum;j++)
        {
            if(G.arcs[i][j]!=INFINITY)
                printf("%d  ",G.arcs[i][j]);
            else
                printf("∞ ");
        }       
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
 } 

//深度優先遍歷圖 
int FirstAdjVex(MGraph G,int v)
{   //獲取與頂點v相鄰的第一個頂點下標 
    int i;
    for(i=0;i<G.vexnum;i++)
    {
        if(G.arcs[v][i]!=0 && G.arcs[v][i]!=INFINITY && !visited[i])
            return i;
    }
    return -1;
}

int NextAdjVex(MGraph G,int v,int w)
{   //得到v的下一個未被訪問的相鄰頂點下標 
    int i;
    for(i=w;i<G.vexnum;i++)
    {
        if(G.arcs[v][i]!=0 && G.arcs[v][i]!=INFINITY && !visited[i])
            return i;
     } 
     return -1;
}

void DFS(MGraph G,int v)
{
    int w;
    visited[v] = true;
    printf("%c ",G.vexs[v]);         //訪問第v個頂點 
    for(w = FirstAdjVex(G,v); w >= 0;w = NextAdjVex(G,v,w))
        if(!visited[w])
            DFS(G,w);              //對v的尚未訪問的鄰接頂點w遞迴呼叫DFS 
}

void DFSTraverse(MGraph G)
{
    printf("深度優先遍歷序列："); 
    int v;
    for(v = 0; v<G.vexnum;v++)
        visited[v] = false;
    for(v=0;v<G.vexnum;v++)
        if(!visited[v])
            DFS(G,v);
    printf("\n");
 } 


//廣度優先遍歷

//建立用於廣度優先遍歷的佇列
typedef struct QNode
{
    QElemType data;
    struct QNode *qnext;
}QNode,*PQNode;

typedef struct Queue
{
    PQNode front;
    PQNode rear;
}Queue,*PQueue;

//初始化一個空佇列 
PQueue initQueue()
{
    PQueue pqueue = (PQueue)malloc(sizeof(Queue));
    PQNode pqnode = (PQNode)malloc(sizeof(QNode));
    if(pqnode==NULL)
    {
        printf("佇列頭空間申請失敗！\n");
        exit(-1);
    }
    pqueue->front = pqueue->rear = pqnode;
    pqnode->qnext = NULL;
    return pqueue;
}

//隊尾入隊
void enQueue(PQueue pqueue,QElemType data)
{
    PQNode pqnode = (PQNode)malloc(sizeof(QNode));
    if(pqnode==NULL)
    {
        printf("佇列結點申請失敗！\n");
        exit(-1);
    }
    pqnode->data = data;
    pqnode->qnext = NULL;
    pqueue->rear->qnext = pqnode;
    pqueue->rear = pqnode;
 } 
//判斷佇列是否為空
bool isEmpty(PQueue pqueue)
{
    if(pqueue->front == pqueue->rear)
        return true;
    return false;
 } 
//隊頭出隊
QElemType deQueue(PQueue pqueue)
{
    if(isEmpty(pqueue))
    {
        printf("佇列為空\n");
        exit(-1);
    }

    PQNode pqnode = pqueue->front->qnext;
    pqueue->front->qnext = pqnode->qnext;
    if(pqnode == pqueue->rear)
        pqueue->rear = pqueue->front;
    QElemType data = pqnode->data;
    free(pqnode);
    return data;

}
void BFSTraverse(MGraph G)
{   
    printf("廣度優先遍歷序列：");
    int i,v,w;
    for(i=0;i<G.vexnum;i++)
        visited[i] = false;
    PQueue pqueue = initQueue();    //初始化輔助佇列 
    for(i=0;i<G.vexnum;i++)
    {
        if(!visited[i])             //i未被訪問 
        {
            visited[i] = true;
            printf("%c ",G.vexs[i]);
            enQueue(pqueue,i);
            while(!isEmpty(pqueue))
            {
                v = deQueue(pqueue);    //隊頭元素出隊 
                for(w=FirstAdjVex(G,v);w>=0;w=NextAdjVex(G,v,w))
                    if(!visited[w])            //w為v的尚未訪問的鄰接頂點 
                    {
                        visited[w] = true;
                        printf("%c ",G.vexs[w]);
                        enQueue(pqueue,w);
                    }

            }
        }
    }
    printf("\n");
 } 
 int main()
 {
 // MGraph umg;  //無權圖
//  createUMGraph(&umg);  //建立無權圖 
//  print(umg);
    MGraph mg;
    createMGraph(&mg);
    print(mg);
    DFSTraverse(mg);
    BFSTraverse(mg);
    return 0;
 }