邻接矩阵的深度和广度优先遍历

深度优先遍历:类似与树的前序遍历。从图中的某个顶点v出发,访问此顶点,然后从v的未被访问到的邻接点进行遍历,直到图中所有和v有路径相通的顶点都被访问到(注:优先访问外层节点,访问到无新顶点时,会进行回退,访问未被访问过的分支顶点)。
广度优先遍历:类似于树的层序遍历。从图中的某个顶点w出发,让顶点w入队,然后顶点w再出队,并让所有和顶点w相连的顶点入队,然后再出队一个顶点t,并让所有和t相连但未被访问过的顶点入队……由此循环,指定图中所有元素都出队。

无向图
邻接矩阵深度优先遍历图
邻接矩阵广度优先遍历图

实现代码如下:

// 邻接矩阵的深度和广度优先遍历
#include <stdio.h>

#define OK 1      // 执行成功
#define ERROR 0   // 执行失败
#define TRUE 1    // 返回值为真
#define FALSE 0   // 返回值为假

typedef int Status; // 执行状态(OK、ERROR)
typedef int Boolean; // 布尔值(TRUE、FALSE)

typedef char VertexType; // 顶点元素类型
typedef int EdgeType; // 边上权值的类型

#define MAXSIZE 9 // 队列储存空间初始分配量
#define MAXVEX 100 // 最大顶点数

// 邻接矩阵结构(无向图)
typedef struct {
    VertexType vexs[MAXVEX]; // 顶点表
    EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX]; // 边表
    int numNodes, numEdges; // 图的顶点数、边数
} MGraph;

/************** 用到的队列结构与函数 **************/

// 循环队列顺序存储结构
typedef struct {
    int data[MAXSIZE]; // 用于存值的数组
    int front; // 头指针
    int rear; // 尾指针,若队列不空,指向队尾元素的下一个位置
} Queue;

/**
 * 初始化一个空队列
 * @param Q 队列
 * @return 执行状态
 */
Status InitQueue(Queue *Q) {
    Q->front = Q->rear=  0; // 队头和队尾指针都指向0
    return OK;
}

/**
 * 判断队列是否为空
 * @param Q 队列
 * @return 队列是否为空
 */
Boolean QueueEmpty(Queue Q) {
    if (Q.front == Q.rear) { // 队头等于队尾指针,队列为空
        return TRUE;
    } else {
        return FALSE;
    }
}

/**
 * 将元素e插入队列Q的队尾
 * @param Q 队列
 * @param e 插入的元素
 * @return 执行状态
 */
Status EnQueue(Queue *Q, int e) {
    // 队列已满,插入失败
    if ((Q->rear + 1) % MAXSIZE == Q->front) {
        return ERROR;
    }

    // 将元素e插入队尾
    Q->data[Q->rear] = e;

    // 设置队尾指针指向下一个位置,若到最后则转向头部
    Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE;
    return OK;
}

/**
 * 队头元素出队,用e返回其值
 * @param Q 队列
 * @param e 队头元素的值
 * @return 执行状态
 */
Status DeQueue(Queue *Q, int *e) {
    // 对头指针等于对尾指针,此时队列为空,出队失败
    if (Q->front == Q->rear) {
        return ERROR;
    }

    // 将队头元素的值赋给元素e
    *e = Q->data[Q->front];

    // 设置队头指针指向下一个位置,若到最后则转向头部
    Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE;
    return OK;
}

/*************************************************/

/**
 * 生成邻接矩阵
 * @param G 邻接矩阵
 */
void CreateMGraph(MGraph *G) {
    int i, j; // 用于遍历元素

    G->numEdges = 15; // 设置有15条边
    G->numNodes = 9; // 设置有9个顶点

    // 读入顶点信息,建立顶点表
    G->vexs[0] = 'A';
    G->vexs[1] = 'B';
    G->vexs[2] = 'C';
    G->vexs[3] = 'D';
    G->vexs[4] = 'E';
    G->vexs[5] = 'F';
    G->vexs[6] = 'G';
    G->vexs[7] = 'H';
    G->vexs[8] = 'I';

    // 初始化图的边
    for (i = 0; i < G->numNodes; i++) {
        for (j = 0; j < G->numNodes; j++) {
            G->arc[i][j] = 0; // 设置所有边的值都为0
        }
    }

    // 设置特定边(如果arc[i][j] = 1,代表顶点i到顶点j有边相连)
    G->arc[0][1] = 1;
    G->arc[0][5] = 1;

    G->arc[1][2] = 1;
    G->arc[1][8] = 1;
    G->arc[1][6] = 1;

    G->arc[2][3] = 1;
    G->arc[2][8] = 1;

    G->arc[3][4] = 1;
    G->arc[3][7] = 1;
    G->arc[3][6] = 1;
    G->arc[3][8] = 1;

    G->arc[4][5] = 1;
    G->arc[4][7] = 1;

    G->arc[5][6] = 1;

    G->arc[6][7] = 1;

    // 设置对称边
    for (i = 0; i < G->numNodes; i++) {
        for (j = i; j < G->numNodes; j++) {
            G->arc[j][i] = G->arc[i][j];
        }
    }
}

// 访问标志的数组
Boolean visited[MAXVEX];


/**
 * 邻接矩阵的深度优先递归算法
 * @param G 邻接矩阵
 * @param i 顶点下标
 */
void DFS(MGraph G, int i) {
    int j; // 用于遍历元素

    visited[i] = TRUE; // 记录该下标的元素已被访问

    printf("%c ", G.vexs[i]); // 打印该位置的顶点值

    // 遍历图中的顶点
    for (j = 0; j < G.numNodes; j++) {
        // 顶点i到顶点j有边相连,并且顶点j未被访问过
        if (G.arc[i][j] == 1 && !visited[j]) {
            DFS(G, j); // 对顶点j进行访问
        }
    }
}

/**
 * 邻接矩阵的深度遍历
 * @param G 邻接矩阵
 */
void DFSTraverse(MGraph G) {
    int i; // 用于遍历元素

    // 初始化设置所有顶点都没被访问过
    for (i = 0; i < G.numNodes; i++) {
        visited[i] = FALSE;
    }

    // 遍历顶点i
    for (i = 0; i < G.numNodes; i++) {
        // 如果顶点i未被访问过
        if (!visited[i]) {
            DFS(G, i); // 访问顶点i
        }
    }
}

/**
 * 邻接矩阵的广度遍历算法
 * @param G 邻接矩阵
 */
void BFSTraverse(MGraph G) {
    int i, j; // 用于遍历元素
    Queue Q; // 队列

    // 初始设置图的所有顶点都没被访问过
    for (i = 0; i < G.numNodes; i++) {
        visited[i] = FALSE;
    }

    InitQueue(&Q); // 初始化队列

    // 对每一个顶点做循环
    for (i = 0; i < G.numNodes; i++) {
        if (!visited[i]) { // 该顶点未被访问过,进行处理
            visited[i] = TRUE; // 设置该顶点i已被访问

            printf("%c ", G.vexs[i]); // 打印该顶点i的值

            EnQueue(&Q, i); // 将该顶点i入队

            // 当队列非空时,进行循环
            while (!QueueEmpty(Q)) {
                DeQueue(&Q, &i); // 将队头元素出队,赋值给i

                // 遍历当前节点以外的节点j
                for (j = 0; j < G.numNodes; j++) {
                    // 若顶点j与当前节点存在边,并且未被访问过
                    if (G.arc[i][j] == 1 && !visited[j]) {
                        visited[j] = TRUE; // 设置顶点j已被访问
                        printf("%c ", G.vexs[j]); // 打印顶点j的值

                        EnQueue(&Q, j); // 将顶点j入队
                    }
                }
            }
        }
    }
}

int main() {
    MGraph G; // 邻接矩阵
    CreateMGraph(&G); // 创建邻接矩阵
    printf("深度遍历:");
    DFSTraverse(G); // 深度遍历邻接矩阵

    printf("\n广度遍历:");
    BFSTraverse(G); // 广度遍历邻接矩阵

    return 0;
}
运行结果
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,921评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,635评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,393评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,836评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,833评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,685评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,043评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,694评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 42,671评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,670评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,779评论 1 332
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,424评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,027评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,984评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,214评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,108评论 2 351
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,517评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容