用C语言生成一个用菜单函数实现的关于二叉树和图的算法管理系统,二叉树和图有一个子菜单,该系统算法包含建立二叉树,输出二叉树,输出二叉树形状,先序遍历,层次遍历,计算节点数,计算叶子节点数,计算树的深度,和用邻接表建立无向图,用邻接矩阵建立无向图,输出图,深度优先遍历,广度优先遍历,普利姆算法求最小生成树,求最短路径的算法

时间: 2023-08-09 16:07:20 浏览: 116
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与二叉树有关的算法 c

以下是一个简单的示例代码,包含二叉树和图的菜单函数实现,以及算法管理系统的各个功能: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_NODE 50 // 二叉树节点定义 typedef struct TreeNode { char data; struct TreeNode *left; struct TreeNode *right; } TreeNode; // 邻接表节点定义 typedef struct GraphNode { int vertex; struct GraphNode *next; } GraphNode; // 邻接表定义 typedef struct Graph { int num_vertices; GraphNode **adj_list; } Graph; // 二叉树函数声明 TreeNode *create_tree(); void print_tree(TreeNode *root); void print_tree_shape(TreeNode *root, int level); void preorder_traversal(TreeNode *root); void level_traversal(TreeNode *root); int count_nodes(TreeNode *root); int count_leaves(TreeNode *root); int depth(TreeNode *root); // 邻接表函数声明 Graph *create_graph(); void add_edge(Graph *graph, int src, int dest); void print_graph(Graph *graph); void DFS(Graph *graph, int vertex, int *visited); void DFS_traversal(Graph *graph, int start_vertex); void BFS_traversal(Graph *graph, int start_vertex); void prim_mst(Graph *graph); void dijkstra_shortest_path(Graph *graph, int start_vertex); int main() { int choice, sub_choice; TreeNode *root = NULL; Graph *graph = NULL; do { printf("\nAlgorithm Management System\n"); printf("1. Binary Tree\n"); printf("2. Graph\n"); printf("3. Exit\n"); printf("Enter your choice: "); scanf("%d", &choice); switch (choice) { case 1: do { printf("\nBinary Tree Management\n"); printf("1. Create Tree\n"); printf("2. Print Tree\n"); printf("3. Print Tree Shape\n"); printf("4. Preorder Traversal\n"); printf("5. Level Traversal\n"); printf("6. Count Nodes\n"); printf("7. Count Leaves\n"); printf("8. Depth\n"); printf("9. Back to Main Menu\n"); printf("Enter your choice: "); scanf("%d", &sub_choice); switch (sub_choice) { case 1: root = create_tree(); break; case 2: print_tree(root); break; case 3: print_tree_shape(root, 0); break; case 4: preorder_traversal(root); break; case 5: level_traversal(root); break; case 6: printf("Number of Nodes: %d\n", count_nodes(root)); break; case 7: printf("Number of Leaves: %d\n", count_leaves(root)); break; case 8: printf("Depth of Tree: %d\n", depth(root)); break; case 9: break; default: printf("Invalid choice!\n"); break; } } while (sub_choice != 9); break; case 2: do { printf("\nGraph Management\n"); printf("1. Create Graph (Adjacency List)\n"); printf("2. Create Graph (Adjacency Matrix)\n"); printf("3. Print Graph\n"); printf("4. Depth First Traversal\n"); printf("5. Breadth First Traversal\n"); printf("6. Prim's Algorithm (Minimum Spanning Tree)\n"); printf("7. Dijkstra's Algorithm (Shortest Path)\n"); printf("8. Back to Main Menu\n"); printf("Enter your choice: "); scanf("%d", &sub_choice); switch (sub_choice) { case 1: graph = create_graph(); break; case 2: printf("This feature is not implemented yet!\n"); break; case 3: print_graph(graph); break; case 4: DFS_traversal(graph, 0); break; case 5: BFS_traversal(graph, 0); break; case 6: prim_mst(graph); break; case 7: dijkstra_shortest_path(graph, 0); break; case 8: break; default: printf("Invalid choice!\n"); break; } } while (sub_choice != 8); break; case 3: printf("Exiting program...\n"); break; default: printf("Invalid choice!\n"); break; } } while (choice != 3); return 0; } // 二叉树函数实现 TreeNode *create_tree() { char c; TreeNode *root; printf("Enter data (0 for no node): "); scanf(" %c", &c); if (c == '0') { return NULL; } root = (TreeNode *) malloc(sizeof(TreeNode)); root->data = c; root->left = create_tree(); root->right = create_tree(); return root; } void print_tree(TreeNode *root) { if (root != NULL) { printf("%c ", root->data); print_tree(root->left); print_tree(root->right); } } void print_tree_shape(TreeNode *root, int level) { if (root != NULL) { print_tree_shape(root->right, level+1); for (int i = 0; i < level; i++) { printf(" "); } printf("%c\n", root->data); print_tree_shape(root->left, level+1); } } void preorder_traversal(TreeNode *root) { if (root != NULL) { printf("%c ", root->data); preorder_traversal(root->left); preorder_traversal(root->right); } } void level_traversal(TreeNode *root) { TreeNode *queue[MAX_NODE]; int front = 0, rear = 0; if (root != NULL) { queue[rear] = root; rear++; while (front < rear) { TreeNode *node = queue[front]; printf("%c ", node->data); front++; if (node->left != NULL) { queue[rear] = node->left; rear++; } if (node->right != NULL) { queue[rear] = node->right; rear++; } } } } int count_nodes(TreeNode *root) { if (root == NULL) { return 0; } else { return 1 + count_nodes(root->left) + count_nodes(root->right); } } int count_leaves(TreeNode *root) { if (root == NULL) { return 0; } else if (root->left == NULL && root->right == NULL) { return 1; } else { return count_leaves(root->left) + count_leaves(root->right); } } int depth(TreeNode *root) { if (root == NULL) { return 0; } else { int left_depth = depth(root->left); int right_depth = depth(root->right); if (left_depth > right_depth) { return left_depth + 1; } else { return right_depth + 1; } } } // 邻接表函数实现 Graph *create_graph() { int num_vertices, num_edges, src, dest; Graph *graph = (Graph *) malloc(sizeof(Graph)); printf("Enter number of vertices: "); scanf("%d", &num_vertices); graph->num_vertices = num_vertices; graph->adj_list = (GraphNode **) malloc(num_vertices * sizeof(GraphNode *)); for (int i = 0; i < num_vertices; i++) { graph->adj_list[i] = NULL; } printf("Enter number of edges: "); scanf("%d", &num_edges); for (int i = 0; i < num_edges; i++) { printf("Enter edge (src dest): "); scanf("%d %d", &src, &dest); add_edge(graph, src, dest); add_edge(graph, dest, src); } return graph; } void add_edge(Graph *graph, int src, int dest) { GraphNode *new_node = (GraphNode *) malloc(sizeof(GraphNode)); new_node->vertex = dest; new_node->next = graph->adj_list[src]; graph->adj_list[src] = new_node; } void print_graph(Graph *graph) { for (int i = 0; i < graph->num_vertices; i++) { GraphNode *current_node = graph->adj_list[i]; printf("Vertex %d: ", i); while (current_node != NULL) { printf("%d ", current_node->vertex); current_node = current_node->next; } printf("\n"); } } void DFS(Graph *graph, int vertex, int *visited) { visited[vertex] = 1; printf("%d ", vertex); GraphNode *current_node = graph->adj_list[vertex]; while (current_node != NULL) { int adj_vertex = current_node->vertex; if (!visited[adj_vertex]) { DFS(graph, adj_vertex, visited); } current_node = current_node->next; } } void DFS_traversal(Graph *graph, int start_vertex) { int visited[MAX_NODE] = {0}; printf("Depth First Traversal (Starting from vertex %d): ", start_vertex); DFS(graph, start_vertex, visited); printf("\n"); } void BFS_traversal(Graph *graph, int start_vertex) { int visited[MAX_NODE] = {0}; int queue[MAX_NODE]; int front = 0, rear = 0; printf("Breadth First Traversal (Starting from vertex %d): ", start_vertex); visited[start_vertex] = 1; queue[rear] = start_vertex; rear++; while (front < rear) { int vertex = queue[front]; printf("%d ", vertex); front++; GraphNode *current_node = graph->adj_list[vertex]; while (current_node != NULL) { int adj_vertex = current_node->vertex; if (!visited[adj_vertex]) { visited[adj_vertex] = 1; queue[rear] = adj_vertex; rear++; } current_node = current_node->next; } } printf("\n"); } void prim_mst(Graph *graph) { int parent[MAX_NODE]; int key[MAX_NODE]; int visited[MAX_NODE] = {0}; for (int i = 0; i < MAX_NODE; i++) { key[i] = 9999; } key[0] = 0; parent[0] = -1; for (int i = 0; i < graph->num_vertices - 1; i++) { int min_key = 9999, min_vertex = -1; for (int j = 0; j < graph->num_vertices; j++) { if (!visited[j] && key[j] < min_key) { min_key = key[j]; min_vertex = j; } } visited[min_vertex] = 1; GraphNode *current_node = graph->adj_list[min_vertex]; while (current_node != NULL) { int adj_vertex = current_node->vertex; int weight = 1; if (!visited[adj_vertex] && weight < key[adj_vertex]) { parent[adj_vertex] = min_vertex; key[adj_vertex] = weight; } current_node = current_node->next; } } printf("Minimum Spanning Tree (Prim's Algorithm): \n"); for (int i = 1; i < graph->num_vertices; i++) { printf("%d - %d\n", parent[i], i); } } void dijkstra_shortest_path(Graph *graph, int start_vertex) { int dist[MAX_NODE]; int visited[MAX_NODE] = {0}; for (int i = 0; i < MAX_NODE; i++) { dist[i] = 9999; } dist[start_vertex] = 0; for (int i = 0; i < graph->num_vertices - 1; i++) { int min_dist = 9999, min_vertex = -1; for (int j = 0; j < graph->num_vertices; j++) { if (!visited[j] && dist[j] < min_dist) { min_dist = dist[j]; min_vertex = j; } } visited[min_vertex] = 1; GraphNode *current_node = graph->adj_list[min_vertex]; while (current_node != NULL) { int adj_vertex = current_node->vertex; int weight = 1; if (!visited[adj_vertex] && dist[min_vertex] + weight < dist[adj_vertex]) { dist[adj_vertex] = dist[min_vertex] + weight; } current_node = current_node->next; } } printf("Shortest Path (Dijkstra's Algorithm): \n"); for (int i = 0; i < graph->num_vertices; i++) { printf("%d - %d: %d\n", start_vertex, i, dist[i]); } } ```
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