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13 KiB
C
596 lines
13 KiB
C
/*==================
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||
* 图的邻接表存储表示
|
||
===================*/
|
||
|
||
#include "ALGraph.h"
|
||
|
||
// 录入数据的源文件；fp为null时，说明需要从控制台录入
|
||
static FILE* fp = NULL;
|
||
|
||
/*
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||
* IncInfo指示该图/网的边/弧上是否存在附加信息。
|
||
* 如果其值不为0，则表示无附加信息，否则，表示存在附加信息。
|
||
*/
|
||
Boolean IncInfo = FALSE;
|
||
|
||
// 访问标志数组，记录访问过的顶点
|
||
static Boolean visited[MAX_VERTEX_NUM];
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||
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||
// 函数变量
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||
static Status (* VisitFunc)(VertexType e);
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||
|
||
|
||
/*
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||
* 创建
|
||
*
|
||
*【备注】
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||
*
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||
* 教材中默认从控制台读取数据。
|
||
* 这里为了方便测试，避免每次运行都手动输入数据，
|
||
* 因而允许选择从预设的文件path中读取测试数据。
|
||
*
|
||
* 如果需要从控制台读取数据，则path为NULL，或path[kind]为""。
|
||
* 如果需要从文件中读取数据，则需要在path中填写文件名信息。
|
||
*/
|
||
Status CreateGraph(ALGraph* G, char* path[]) {
|
||
int readFromConsole; // 是否从控制台读取数据
|
||
int kind;
|
||
Status flag;
|
||
|
||
// ★★★此处固定为无向图
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||
kind = 2;
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||
|
||
// 如果没有文件路径信息，则从控制台读取输入
|
||
readFromConsole = (path == NULL) || strcmp(path[kind], "") == 0;
|
||
|
||
// 需要从文件读取
|
||
if(readFromConsole) {
|
||
(*G).kind = kind; // 记录图/网的类型
|
||
} else {
|
||
// 打开文件，准备读取测试数据
|
||
fp = fopen(path[kind], "r");
|
||
if(fp == NULL) {
|
||
return ERROR;
|
||
}
|
||
|
||
// 录入图的类型
|
||
ReadData(fp, "%d", &((*G).kind));
|
||
}
|
||
|
||
// 随机创建有向图/网或无向图/网的一种
|
||
switch((*G).kind) {
|
||
case UDG:
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||
flag = CreateUDG(G);
|
||
break;
|
||
default:
|
||
flag = ERROR;
|
||
break;
|
||
}
|
||
|
||
if(fp != NULL) {
|
||
fclose(fp);
|
||
fp = NULL;
|
||
}
|
||
|
||
return flag;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 构造无向图
|
||
*/
|
||
static Status CreateUDG(ALGraph* G) {
|
||
int i, k;
|
||
int vexnum, arcnum;
|
||
VertexType v1, v2;
|
||
InfoType* info = NULL;
|
||
|
||
(*G).vexnum = (*G).arcnum = 0;
|
||
|
||
if(fp == NULL) {
|
||
printf("请输入无向图的顶点数：");
|
||
scanf("%d", &vexnum);
|
||
printf("请输入无向图的边数：");
|
||
scanf("%d", &arcnum);
|
||
printf("该无向图的边上是否包含其他附加信息(0-不包含│1-包含)：");
|
||
scanf("%d", &IncInfo);
|
||
|
||
// 录入顶点集
|
||
printf("请录入 %d 个顶点，不同顶点之间用空格隔开：", vexnum);
|
||
for(i = 0; i < vexnum; i++) {
|
||
// 跳过空白，寻找下一个"可读"符号
|
||
skipBlank(stdin);
|
||
scanf("%c", &((*G).vertices[i].data));
|
||
(*G).vertices[i].firstarc = NULL;
|
||
(*G).vexnum++;
|
||
}
|
||
} else {
|
||
ReadData(fp, "%d", &vexnum); // 录入顶点数
|
||
ReadData(fp, "%d", &arcnum); // 录入边数
|
||
ReadData(fp, "%d", &IncInfo);// 判断边上是否包含附加信息
|
||
|
||
// 录入顶点集
|
||
for(i = 0; i < vexnum; i++) {
|
||
// 跳过空白，寻找下一个"可读"符号
|
||
skipBlank(fp);
|
||
ReadData(fp, "%c", &((*G).vertices[i].data));
|
||
(*G).vertices[i].firstarc = NULL;
|
||
(*G).vexnum++;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 仅在控制台录入信息时输出此提示
|
||
if(fp == NULL && arcnum != 0) {
|
||
printf("请为无向图依次录入 %d 条边的信息，顶点之间用空格隔开：\n", arcnum);
|
||
}
|
||
|
||
// 录入边的信息
|
||
for(k = 0; k < arcnum; k++) {
|
||
if(fp == NULL) {
|
||
printf("第 %2d 条边：", k + 1);
|
||
skipBlank(stdin); // 跳过空白，寻找下一个可读符号
|
||
scanf("%c", &v1);
|
||
skipBlank(stdin); // 跳过空白，寻找下一个可读符号
|
||
scanf("%c", &v2);
|
||
} else {
|
||
// 跳过空白，寻找下一个可读符号
|
||
skipBlank(fp);
|
||
ReadData(fp, "%c%c", &v1, &v2);
|
||
}
|
||
|
||
// 如果需要录入边的其他附加信息
|
||
if(IncInfo) {
|
||
// 最后录入附加信息
|
||
Input(*G, &info);
|
||
|
||
}
|
||
|
||
// 插入边<v1, v2>
|
||
InsertArc(G, v1, v2, info);
|
||
}
|
||
|
||
// 从文件中读取数据时，最后其实应当判断一下是否读到了足够的信息
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 录入边/弧的相关附加信息
|
||
*/
|
||
static void Input(ALGraph G, InfoType** info) {
|
||
int weight;
|
||
|
||
// 在"网"的情形下需要录入权值信息
|
||
if(G.kind == DN || G.kind == UDN) {
|
||
*info = (InfoType*) malloc(sizeof(InfoType));
|
||
|
||
if(fp == NULL) {
|
||
scanf("%d", &weight);
|
||
} else {
|
||
ReadData(fp, "%d", &weight);
|
||
}
|
||
|
||
(*info)->weight = weight;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 查找
|
||
*
|
||
* 返回顶点u在图/网中的位置
|
||
*/
|
||
int LocateVex(ALGraph G, VertexType u) {
|
||
int i;
|
||
|
||
for(i = 0; i < G.vexnum; i++) {
|
||
if(G.vertices[i].data == u) {
|
||
return i;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 取值
|
||
*
|
||
* 返回索引v处的顶点值
|
||
*/
|
||
VertexType GetVex(ALGraph G, int v) {
|
||
if(v < 0 || v >= G.vexnum) {
|
||
return '\0'; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
return G.vertices[v].data;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 赋值
|
||
*
|
||
* 将顶点v赋值为value
|
||
*/
|
||
Status PutVex(ALGraph* G, VertexType v, VertexType value) {
|
||
int k;
|
||
|
||
// 首先需要判断该顶点是否存在
|
||
k = LocateVex((*G), v);
|
||
if(k == -1) {
|
||
return ERROR; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
// 替换头结点
|
||
(*G).vertices[k].data = value;
|
||
|
||
/* 链表中的元素存储的是顶点的位置，所以无需遍历链表来替换目标值 */
|
||
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 首个邻接点
|
||
*
|
||
* 返回顶点v的首个邻接点
|
||
*/
|
||
int FirstAdjVex(ALGraph G, VertexType v) {
|
||
int k;
|
||
ArcNode* r;
|
||
|
||
// 首先需要判断该顶点是否存在
|
||
k = LocateVex(G, v);
|
||
if(k == -1) {
|
||
return -1; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
r = G.vertices[k].firstarc;
|
||
if(r == NULL) {
|
||
return -1;
|
||
} else {
|
||
return r->adjvex;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 下一个邻接点
|
||
*
|
||
* 返回顶点v的(相对于w的)下一个邻接点
|
||
*/
|
||
int NextAdjVex(ALGraph G, VertexType v, VertexType w) {
|
||
int kv, kw;
|
||
ArcNode* r;
|
||
|
||
// 首先需要判断该顶点是否存在
|
||
kv = LocateVex(G, v);
|
||
if(kv == -1) {
|
||
return -1; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
// 首先需要判断该顶点是否存在
|
||
kw = LocateVex(G, w);
|
||
if(kw == -1) {
|
||
return -1; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
r = G.vertices[kv].firstarc;
|
||
if(r == NULL) {
|
||
return -1; // 链表为空
|
||
}
|
||
|
||
// 在链表中查找w
|
||
while(r != NULL && r->adjvex < kw) {
|
||
r = r->nextarc;
|
||
}
|
||
|
||
// 如果没找到w
|
||
if(r == NULL) {
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
|
||
// 如果找到了w，但是w后面没有别的顶点，那么也无法返回邻接点
|
||
if(r->adjvex == kw && r->nextarc != NULL) {
|
||
return r->nextarc->adjvex;
|
||
}
|
||
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 插入顶点
|
||
*
|
||
* 将指定的顶点v追加到顶点集中，未建立该顶点与其他顶点的关系
|
||
*/
|
||
Status InsertVex(ALGraph* G, VertexType v) {
|
||
int k;
|
||
|
||
// 顶点数过多
|
||
if((*G).vexnum == MAX_VERTEX_NUM) {
|
||
return ERROR;
|
||
}
|
||
|
||
// 首先需要判断该顶点是否存在
|
||
k = LocateVex(*G, v);
|
||
if(k >= 0) {
|
||
return ERROR; // 指定的顶点存在时，无需重复添加
|
||
}
|
||
|
||
G->vertices[(*G).vexnum].data = v;
|
||
G->vertices[(*G).vexnum].firstarc = NULL;
|
||
|
||
(*G).vexnum++;
|
||
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 删除顶点
|
||
*
|
||
* 从顶点集中删除指定的顶点v，注意需要更新相关的顶点关系
|
||
*/
|
||
Status DeleteVex(ALGraph* G, VertexType v) {
|
||
int k, i;
|
||
ArcNode* pre, * r;
|
||
|
||
// 首先需要判断该顶点是否存在
|
||
k = LocateVex(*G, v);
|
||
if(k == -1) {
|
||
return ERROR; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
// 找到以结点v出发的链表，释放该链表上所有结点
|
||
r = G->vertices[k].firstarc;
|
||
while(r != NULL) {
|
||
pre = r;
|
||
r = r->nextarc;
|
||
free(pre);
|
||
|
||
(*G).arcnum--;
|
||
}
|
||
|
||
G->vertices[k].firstarc = NULL;
|
||
|
||
// 遍历其它所有链表，删除那些指向顶点v的弧；而且，下标超过k的顶点，其下标值需要递减
|
||
for(i = 0; i < G->vexnum; i++) {
|
||
pre = NULL;
|
||
r = G->vertices[i].firstarc;
|
||
while(r != NULL && r->adjvex < k) {
|
||
pre = r;
|
||
r = r->nextarc;
|
||
}
|
||
|
||
// 链表上所有顶点的下标均小于k
|
||
if(r == NULL) {
|
||
continue;
|
||
}
|
||
|
||
if(r->adjvex == k) {
|
||
// 从开头删掉结点v
|
||
if(pre == NULL) {
|
||
G->vertices[i].firstarc = r->nextarc;
|
||
|
||
// 从中间某个位置删掉结点v
|
||
} else {
|
||
pre->nextarc = r->nextarc;
|
||
}
|
||
|
||
free(r);
|
||
|
||
// 如果这是有向的图/网，依然需要递减边/弧的数量
|
||
if((*G).kind == DG || (*G).kind == DN) {
|
||
(*G).arcnum--;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 再次确定r的位置
|
||
if(pre == NULL) {
|
||
r = G->vertices[i].firstarc;
|
||
} else {
|
||
r = pre->nextarc;
|
||
}
|
||
|
||
// 下标超过k的顶点，需要递减其下标
|
||
while(r != NULL && r->adjvex > k) {
|
||
r->adjvex -= 1;
|
||
r = r->nextarc;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 顶点集前移
|
||
for(i = k + 1; i < (*G).vexnum; i++) {
|
||
G->vertices[i - 1] = G->vertices[i];
|
||
}
|
||
|
||
// 顶点数递减
|
||
(*G).vexnum--;
|
||
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 构造一个边/弧结点(仅限内部使用)
|
||
*/
|
||
static ArcNode* newArcNodePtr(int adjvex, ArcNode* nextarc, InfoType* info) {
|
||
ArcNode* p = (ArcNode*) malloc(sizeof(ArcNode));
|
||
if(!p) {
|
||
exit(OVERFLOW);
|
||
}
|
||
|
||
p->adjvex = adjvex;
|
||
|
||
p->nextarc = nextarc;
|
||
|
||
p->info = info;
|
||
|
||
return p;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 插入边/弧<v, w>
|
||
*
|
||
* 如果当前图/网是无向的，则插入一条弧需要增加两个顶点关系，但弧的数量只增一。
|
||
* 对于图/网来说，可以在可变参数中列出边/弧的附加信息。
|
||
*
|
||
* 注：此处接收的参数与MGraph有些不一样：网的附加信息中包含了各条边/弧的权值。
|
||
*/
|
||
Status InsertArc(ALGraph* G, VertexType v, VertexType w, ...) {
|
||
int tail, head, k, count;
|
||
ArcNode* r;
|
||
ArcNode* pre;
|
||
Boolean overlay = FALSE; // 是否为覆盖添加
|
||
InfoType* info = NULL; // 边/弧的附加信息
|
||
va_list ap;
|
||
|
||
tail = LocateVex(*G, v); // 获取顶点v在顶点集中的位置
|
||
if(tail == -1) {
|
||
return ERROR; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
head = LocateVex(*G, w); // 获取顶点w在顶点集中的位置
|
||
if(head == -1) {
|
||
return ERROR; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
// 拒绝环
|
||
if(tail == head) {
|
||
return ERROR;
|
||
}
|
||
|
||
// 如果边/弧上存在附加信息
|
||
if(IncInfo) {
|
||
va_start(ap, w); // 在w后查询首个可变参数
|
||
info = va_arg(ap, InfoType*); // 获取附加信息
|
||
va_end(ap);
|
||
}
|
||
|
||
/* 接下来，需要查找合适的插入位置 */
|
||
|
||
for(count = 0; count < 2; count++) {
|
||
pre = NULL;
|
||
// 指向以tail为尾的首条边/弧
|
||
r = G->vertices[tail].firstarc;
|
||
while(r != NULL && r->adjvex < head) {
|
||
pre = r;
|
||
r = r->nextarc;
|
||
}
|
||
|
||
// 遇到了相同位置的结点
|
||
if(r != NULL && r->adjvex == head) {
|
||
r->info = info; // 复用该结点
|
||
overlay = TRUE; // 发生了覆盖
|
||
} else {
|
||
if(pre == NULL) {
|
||
G->vertices[tail].firstarc = newArcNodePtr(head, r, info);
|
||
} else {
|
||
pre->nextarc = newArcNodePtr(head, r, info);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 如果当前图/网是无向的，需要考虑对称性
|
||
if((G->kind == UDG || G->kind == UDN) && tail != head) {
|
||
// 颠倒i和j
|
||
k = tail;
|
||
tail = head;
|
||
head = k;
|
||
} else {
|
||
break; // 如果是有向的，可以结束了
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 在非覆盖的情形下，才考虑更新边/弧的数量
|
||
if(!overlay) {
|
||
(*G).arcnum++; // 不论有向无向，边/弧数只增一
|
||
}
|
||
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 删除边/弧<v, w>
|
||
*/
|
||
Status DeleteArc(ALGraph* G, VertexType v, VertexType w) {
|
||
int tail, head, k, count;
|
||
ArcNode* r;
|
||
ArcNode* pre;
|
||
|
||
tail = LocateVex(*G, v);
|
||
if(tail == -1) {
|
||
return ERROR; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
head = LocateVex(*G, w);
|
||
if(head == -1) {
|
||
return ERROR; // 指定的顶点不存在
|
||
}
|
||
|
||
for(count = 0; count < 2; count++) {
|
||
pre = NULL;
|
||
// 在当前链表中找到待删除的边/弧
|
||
r = G->vertices[tail].firstarc;
|
||
while(r != NULL && r->adjvex < head) {
|
||
pre = r;
|
||
r = r->nextarc;
|
||
}
|
||
|
||
// 找到了待删除的边/弧
|
||
if(r != NULL && r->adjvex == head) {
|
||
if(pre == NULL) {
|
||
G->vertices[tail].firstarc = r->nextarc;
|
||
} else {
|
||
pre->nextarc = r->nextarc;
|
||
}
|
||
|
||
free(r);
|
||
} else {
|
||
return ERROR; // 没找到
|
||
}
|
||
|
||
// 如果当前图/网是无向的，需要考虑对称性
|
||
if((G->kind == UDG || G->kind == UDN) && tail != head) {
|
||
// 颠倒tail和head
|
||
k = tail;
|
||
tail = head;
|
||
head = k;
|
||
} else {
|
||
break; // 如果是有向的，可以结束了
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
(*G).arcnum--; // 不论有向无向，边/弧数只减一
|
||
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 以图形化形式输出当前结构
|
||
*/
|
||
void PrintGraph(ALGraph G) {
|
||
int i;
|
||
ArcNode* p;
|
||
|
||
if(G.vexnum == 0) {
|
||
printf("空图，无需打印！\n");
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
printf("当前图/网包含 %2d 个顶点， %2d 条边/弧...\n", G.vexnum, G.arcnum);
|
||
|
||
for(i = 0; i < G.vexnum; i++) {
|
||
printf("%c ===> ", G.vertices[i].data);
|
||
|
||
p = G.vertices[i].firstarc;
|
||
while(p != NULL) {
|
||
if(IncInfo == 0) {
|
||
printf("%c ", G.vertices[p->adjvex].data);
|
||
|
||
// 对于网，会从其附加信息中获取到权值
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} else {
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printf("%c[%2d] ", G.vertices[p->adjvex].data, p->info->weight);
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}
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p = p->nextarc;
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if(p != NULL) {
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printf("- ");
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}
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}
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printf("\n");
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}
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}
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