C语言代码建立一个无向图的邻接矩阵表示,实现对图的广度优先遍历
时间: 2023-09-23 13:06:36 浏览: 215
### 回答1:
以下是使用邻接矩阵表示无向图,并进行广度优先遍历的C语言代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define MAX_VERTEX_NUM 20 // 最大顶点数
typedef enum {false, true} bool;
typedef struct {
int vertex[MAX_VERTEX_NUM]; // 存储顶点信息
int arcs[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM]; // 存储边的信息
int vertex_num, arc_num; // 顶点数和边数
} Graph;
// 初始化图
void InitGraph(Graph *g) {
int i, j;
g->vertex_num = 0;
g->arc_num = 0;
for (i = 0; i < MAX_VERTEX_NUM; i++) {
g->vertex[i] = 0;
for (j = 0; j < MAX_VERTEX_NUM; j++) {
g->arcs[i][j] = 0;
}
}
}
// 添加顶点
bool AddVertex(Graph *g, int v) {
if (g->vertex_num >= MAX_VERTEX_NUM) {
return false;
}
g->vertex[g->vertex_num++] = v;
return true;
}
// 添加边
bool AddArc(Graph *g, int v1, int v2) {
int i, j;
for (i = 0; i < g->vertex_num; i++) {
if (g->vertex[i] == v1) {
break;
}
}
for (j = 0; j < g->vertex_num; j++) {
if (g->vertex[j] == v2) {
break;
}
}
if (i == g->vertex_num || j == g->vertex_num) {
return false;
}
g->arcs[i][j] = 1;
g->arcs[j][i] = 1;
g->arc_num++;
return true;
}
// 广度优先遍历
void BFS(Graph *g, int v) {
int queue[MAX_VERTEX_NUM], front = 0, rear = 0; // 队列
bool visited[MAX_VERTEX_NUM]; // 标记是否已经访问
int i, j, k;
for (i = 0; i < g->vertex_num; i++) {
visited[i] = false;
}
visited[v] = true; // 访问初始顶点
printf("%d ", g->vertex[v]);
queue[rear++] = v; // 入队
while (front < rear) { // 队列非空
i = queue[front++]; // 出队
for (j = 0; j < g->vertex_num; j++) {
if (g->arcs[i][j] == 1 && !visited[j]) { // 与当前顶点相连且未被访问
visited[j] = true;
printf("%d ", g->vertex[j]);
queue[rear++] = j; // 入队
}
}
}
}
int main() {
Graph g;
int i;
InitGraph(&g);
AddVertex(&g, 0);
AddVertex(&g, 1);
AddVertex(&g, 2);
AddVertex(&g, 3);
AddVertex(&g, 4);
AddArc(&g, 0, 1);
AddArc(&g, 0, 2);
AddArc(&g, 0, 3);
AddArc(&g, 1, 2);
AddArc(&g, 2, 3);
AddArc(&g, 3, 4);
printf("BFS: ");
BFS(&g, 0);
printf("\n");
return 0;
}
```
该代码创建了一个邻接矩阵表示的无向图,并使用广度优先遍历算法遍历该图。其中,`InitGraph` 函数用于初始化图,`AddVertex` 函数用于添加顶点,`AddArc` 函数用于添加边,`BFS` 函数用于进行广度优先遍历。在 `main` 函数中,我们创建了一个包含 5 个顶点和 6 条边的无向图,并从顶点 0 开始进行广度优先遍历。
### 回答2:
要建立一个无向图的邻接矩阵表示,我们可以先定义一个二维数组来表示图的邻接关系。假设图有n个顶点,则我们可以用一个大小为n×n的矩阵来表示图的邻接关系,其中矩阵的元素a[i][j]表示顶点i和顶点j之间是否有边相连。如果有边相连,则a[i][j]的值为1,否则为0。
接下来,实现图的广度优先遍历算法。广度优先遍历是一种图的搜索算法,能够按照层次的顺序遍历图中的所有顶点,并且能够找到从给定起始节点到目标节点之间的最短路径。
广度优先遍历的核心思想是从起始节点开始,依次访问与起始节点直接相连的节点,并将这些节点加入到一个队列中。然后从队列中取出一个节点,继续访问与该节点直接相连的节点,并将这些节点加入到队列中,依此类推,直到队列为空。
首先,我们需要定义一个队列来保存待访问的节点。然后,我们从起始节点开始,将起始节点加入队列,并标记起始节点为已访问。接着,我们进入一个循环,将队列中的首个节点取出,并访问该节点。然后,我们遍历该节点的所有相邻节点,如果相邻节点未被访问过,则将其加入队列,并标记为已访问。最后,继续进行下一轮循环,直到队列为空。
以下是用C语言实现图的广度优先遍历的代码示例:
```
#include <stdio.h>
#define MAX_SIZE 100
int visited[MAX_SIZE]; // 用于标记节点是否已被访问
int queue[MAX_SIZE]; // 队列
int front = -1, rear = -1; // 队列的头和尾指针
void enqueue(int node) {
if (rear == MAX_SIZE - 1) { // 队列已满
printf("Queue is full\n");
return;
}
if (front == -1) { // 队列为空
front = rear = 0;
} else {
rear++;
}
queue[rear] = node;
}
int dequeue() {
if (front == -1) { // 队列为空
printf("Queue is empty\n");
return -1;
}
int node = queue[front];
if (front == rear) { // 队列中只有一个元素
front = rear = -1;
} else {
front++;
}
return node;
}
void bfs(int graph[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int n, int start) {
enqueue(start);
visited[start] = 1;
while (front != -1) {
int node = dequeue();
printf("%d ", node);
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (graph[node][i] == 1 && visited[i] == 0) {
enqueue(i);
visited[i] = 1;
}
}
}
}
int main() {
int n; // 图的顶点数
printf("Enter the number of vertices: ");
scanf("%d", &n);
int graph[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; // 图的邻接矩阵表示
printf("Enter the adjacency matrix:\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
scanf("%d", &graph[i][j]);
}
}
int start; // 起始节点
printf("Enter the starting vertex: ");
scanf("%d", &start);
printf("BFS traversal: ");
bfs(graph, n, start);
return 0;
}
```
以上就是用C语言实现图的邻接矩阵表示以及广度优先遍历算法的示例代码。
阅读全文