使用C++实现有向图的邻接矩阵,以及可达矩阵的计算算法。 请完成Project05.cpp中DirectedGraph类的成员函数,具体要求如下: DirectedGraph类: 用来表示一个有向图。 成员变量: m_AdjMat:邻接矩阵 m_ReachabilityMat:可达矩阵 成员函数: DirectedGraph():默认构造函数,构造一个空图。 ~DirectedGraph():析构函数 DirectedGraph(string filepath):解析文件filepath,构造一个DirectedGraph对象。 filepath文件格式与项目四相同,但本项目的图为有向图。 DirectedGraph(const Graph & graph):复制构造函数 operator=(const Graph & graph):赋值运算符 ClearGraph():清空图的邻接矩阵和可达矩阵。 OutputGraph():输出图的邻接矩阵 operator*(const DirectedGraph & graph): 乘法运算符,用于实现可达矩阵运算中的矩阵逻辑乘 DirectedGraph Pow(int power):邻接矩阵的整数次幂。 用法如下: DirectedGraph a; a = a.Pow(5); 即a的5次幂,相当于a = a * a * a * a * a; 注意要考虑0次幂的情况。 该函数适合以递归实现。 DirectedGraph MatOr(DirectedGraph graph):矩阵逐元素的逻辑或运算。 例如: 1 0 0 1 与 0 1 1 0 运算后的结果为 1 1 1 1 void CalcReachabilityMat():计算可达矩阵,要求该函数基于*运算符和Pow函数实现 void OutputReachabilityMat():输出可达矩阵 IsConnected(int src, int dst):基于可达矩阵判断从节点src与dst之间是否存在通路,如存在返回真,否则返回假

时间: 2024-02-17 13:02:27 浏览: 27
以下是Project05.cpp的完整代码实现,包括DirectedGraph类的定义和成员函数的实现: ```c++ #include <iostream> #include <fstream> #include <vector> #include <cstring> using namespace std; const int MAXN = 100; // 最大节点数 class DirectedGraph { public: DirectedGraph(); DirectedGraph(string filepath); DirectedGraph(const DirectedGraph & graph); ~DirectedGraph(); DirectedGraph & operator=(const DirectedGraph & graph); void ClearGraph(); void OutputGraph(); DirectedGraph operator*(const DirectedGraph & graph); DirectedGraph Pow(int power); DirectedGraph MatOr(DirectedGraph graph); void CalcReachabilityMat(); void OutputReachabilityMat(); bool IsConnected(int src, int dst); private: int n; // 节点数 int m_AdjMat[MAXN][MAXN]; // 邻接矩阵 int m_ReachabilityMat[MAXN][MAXN]; // 可达矩阵 void ReadGraphFromFile(string filepath); // 从文件中读取图 }; DirectedGraph::DirectedGraph() { n = 0; memset(m_AdjMat, 0, sizeof(m_AdjMat)); memset(m_ReachabilityMat, 0, sizeof(m_ReachabilityMat)); } DirectedGraph::DirectedGraph(string filepath) { n = 0; memset(m_AdjMat, 0, sizeof(m_AdjMat)); memset(m_ReachabilityMat, 0, sizeof(m_ReachabilityMat)); ReadGraphFromFile(filepath); } DirectedGraph::DirectedGraph(const DirectedGraph & graph) { n = graph.n; memcpy(m_AdjMat, graph.m_AdjMat, sizeof(m_AdjMat)); memcpy(m_ReachabilityMat, graph.m_ReachabilityMat, sizeof(m_ReachabilityMat)); } DirectedGraph::~DirectedGraph() {} DirectedGraph & DirectedGraph::operator=(const DirectedGraph & graph) { if (this == &graph) { return *this; } n = graph.n; memcpy(m_AdjMat, graph.m_AdjMat, sizeof(m_AdjMat)); memcpy(m_ReachabilityMat, graph.m_ReachabilityMat, sizeof(m_ReachabilityMat)); return *this; } void DirectedGraph::ClearGraph() { n = 0; memset(m_AdjMat, 0, sizeof(m_AdjMat)); memset(m_ReachabilityMat, 0, sizeof(m_ReachabilityMat)); } void DirectedGraph::OutputGraph() { cout << "邻接矩阵:" << endl; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cout << m_AdjMat[i][j] << " "; } cout << endl; } } DirectedGraph DirectedGraph::operator*(const DirectedGraph & graph) { DirectedGraph ret; ret.n = n; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { for (int k = 0; k < n; k++) { ret.m_ReachabilityMat[i][j] = ret.m_ReachabilityMat[i][j] || (m_ReachabilityMat[i][k] && graph.m_ReachabilityMat[k][j]); } } } return ret; } DirectedGraph DirectedGraph::Pow(int power) { DirectedGraph ret; ret.n = n; if (power == 0) { for (int i = 0; i < n; i++) { ret.m_ReachabilityMat[i][i] = 1; } } else if (power == 1) { memcpy(ret.m_ReachabilityMat, m_ReachabilityMat, sizeof(m_ReachabilityMat)); } else if (power % 2 == 0) { DirectedGraph half = Pow(power / 2); ret = half * half; } else { DirectedGraph half = Pow(power / 2); ret = half * half * (*this); } return ret; } DirectedGraph DirectedGraph::MatOr(DirectedGraph graph) { DirectedGraph ret; ret.n = n; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { ret.m_ReachabilityMat[i][j] = m_ReachabilityMat[i][j] || graph.m_ReachabilityMat[i][j]; } } return ret; } void DirectedGraph::CalcReachabilityMat() { DirectedGraph ret; ret.n = n; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { ret.m_ReachabilityMat[i][j] = m_AdjMat[i][j]; } } for (int i = 1; i < n; i++) { ret = ret + Pow(i); } memcpy(m_ReachabilityMat, ret.m_ReachabilityMat, sizeof(m_ReachabilityMat)); } void DirectedGraph::OutputReachabilityMat() { cout << "可达矩阵:" << endl; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cout << m_ReachabilityMat[i][j] << " "; } cout << endl; } } bool DirectedGraph::IsConnected(int src, int dst) { return m_ReachabilityMat[src][dst]; } void DirectedGraph::ReadGraphFromFile(string filepath) { ifstream fin(filepath); if (!fin) { cout << "文件不存在!" << endl; return; } fin >> n; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { fin >> m_AdjMat[i][j]; } } fin.close(); } int main() { DirectedGraph graph("input.txt"); graph.OutputGraph(); graph.CalcReachabilityMat(); graph.OutputReachabilityMat(); cout << "0和3是否连通:" << graph.IsConnected(0, 3) << endl; cout << "1和2是否连通:" << graph.IsConnected(1, 2) << endl; return 0; } ``` 在该代码中,我们定义了DirectedGraph类,实现了题目中要求的各种成员函数。我们首先在main函数中创建一个DirectedGraph对象,并读取输入文件中的有向图。然后,我们调用OutputGraph函数输出邻接矩阵。接着,我们调用CalcReachabilityMat函数计算可达矩阵,并使用OutputReachabilityMat函数输出可达矩阵。最后,我们使用IsConnected函数判断一些节点之间是否连通。

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