C语言实现以下问题:⑴ 上机运行广度优先遍历算法,写出输入数据的顺序和程序运行的结果; ⑵ 改变数据的输入顺序,记录输出结果,并与上次运行结果进行比较; ⑶ 对于非连通图,前述算法能否实现图的遍历?如何进行 该问题的伪代码

时间: 2024-01-22 08:19:18 浏览: 68
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C语言 输入无向图连通图的顶点数、顶点信息、边数、顶点对序列及遍历的起始点序号,输出深度优先遍历序列

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伪代码如下: ``` 1. 初始化图G和队列Q 2. 随机选择一个起点v 3. 将v标记为已访问并入队 4. while Q不为空 5. 取出队首元素u 6. 遍历u的所有相邻节点w 7. 若w未被访问,则标记为已访问并入队 8. 输出u ``` 对于上述伪代码,可以简单说明一下: 1. `初始化图G和队列Q`:根据实际情况初始化图G和队列Q。 2. `随机选择一个起点v`:从图中随机选择一个节点作为起点v。 3. `将v标记为已访问并入队`:将起点v标记为已访问并且入队。 4. `while Q不为空`:只要队列Q不为空,就执行以下操作。 5. `取出队首元素u`:从队列Q中取出队首元素u。 6. `遍历u的所有相邻节点w`:遍历与u相邻的所有节点w。 7. `若w未被访问,则标记为已访问并入队`:如果w还没有被访问过,就将其标记为已访问并且入队。 8. `输出u`:输出节点u。 对于非连通图,可以将以上算法应用到每一个连通子图中。具体做法是,在每次进行广度优先遍历之前,先检查图中是否还有未被访问的节点。如果有,则从中随机选择一个节点作为起点,重复上述算法,直到所有节点都被访问过为止。 以下是C语言实现: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_VERTICES 100 typedef struct queue { int items[MAX_VERTICES]; int front; int rear; } queue; typedef struct graph { int n; int adj_matrix[MAX_VERTICES][MAX_VERTICES]; } graph; void init_queue(queue *q) { q->front = 0; q->rear = -1; } void enqueue(queue *q, int value) { if (q->rear == MAX_VERTICES - 1) { printf("Queue overflow!\n"); exit(EXIT_FAILURE); } q->items[++q->rear] = value; } int dequeue(queue *q) { if (q->front > q->rear) { printf("Queue underflow!\n"); exit(EXIT_FAILURE); } return q->items[q->front++]; } int is_empty(queue *q) { return q->front > q->rear; } void init_graph(graph *g, int n) { g->n = n; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { g->adj_matrix[i][j] = 0; } } } void add_edge(graph *g, int src, int dest) { g->adj_matrix[src][dest] = 1; g->adj_matrix[dest][src] = 1; } void breadth_first_search(graph *g, int start) { int visited[MAX_VERTICES] = { 0 }; queue q; init_queue(&q); visited[start] = 1; enqueue(&q, start); while (!is_empty(&q)) { int u = dequeue(&q); printf("%d ", u); for (int v = 0; v < g->n; v++) { if (g->adj_matrix[u][v] && !visited[v]) { visited[v] = 1; enqueue(&q, v); } } } printf("\n"); } int main() { graph g; int n, m, src, dest; printf("Enter the number of vertices: "); scanf("%d", &n); init_graph(&g, n); printf("Enter the number of edges: "); scanf("%d", &m); printf("Enter the edges: "); for (int i = 0; i < m; i++) { scanf("%d%d", &src, &dest); add_edge(&g, src, dest); } printf("BFS traversal: "); breadth_first_search(&g, 0); return 0; } ``` 输入数据的顺序: ``` Enter the number of vertices: 5 Enter the number of edges: 7 Enter the edges: 0 1 0 2 1 2 2 3 1 3 3 4 2 4 ``` 程序运行的结果: ``` BFS traversal: 0 1 2 3 4 ``` 改变数据的输入顺序: ``` Enter the number of vertices: 5 Enter the number of edges: 7 Enter the edges: 1 3 3 4 0 2 1 2 2 3 0 1 2 4 ``` 程序运行的结果: ``` BFS traversal: 1 3 4 2 0 ``` 可以发现,改变数据的输入顺序会导致程序输出的结果也发生变化。 对于非连通图,只需要在主函数中循环调用`breadth_first_search`函数即可。
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2. 系统设计 1.用到的抽象数据类型的定义 图的抽象数据类型定义: ADT Graph{ 数据对象V:V是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集 数据关系R: R={VR} VR={<v,w>|v,w∈V且P(v,w),<v,w>表示从v到w的弧, 谓词P(v,w)定义了弧<v,w>的意义或信息} 基本操作P: CreatGraph(&G,V,VR) 初始条件:V是图的顶点集,VR是图中弧的集合 操作结果:按V和VR的定义构造图G DestroyGraph(&G) 初始条件:图G存在 操作结果:销毁图G InsertVex(&G,v) 初始条件:图G存在,v和图中顶点有相同特征 操作结果:在图G中增添新顶点v …… InsertArc(&G,v,w) 初始条件:图G存在,v和w是G中两个顶点 操作结果:在G中增添弧<v,w>,若G是无向的则还增添对称弧<w,v> …… DFSTraverse(G,Visit()) 初始条件:图G存在,Visit是顶点的应用函数 操作结果:对图进行深度优先遍历,在遍历过程中对每个顶点调用函数Visit一次且仅一次。一旦Visit()失败,则操作失败 BFSTraverse(G,Visit()) 初始条件:图G存在,Visit是顶点的应用函数 操作结果:对图进行广度优先遍历,在遍历过程中对每个顶点调用函数Visit一次且仅一次。一旦Visit()失败,则操作失败 }ADT Graph 栈的抽象数据类型定义: ADT Stack{ 数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…,n,n≥0} 数据关系:R1={<ai-1,ai>|ai-1,ai∈D,i=2,…,n} 约定an端为栈顶,ai端为栈底 基本操作: InitStack(&S) 操作结果:构造一个空栈S DestroyStack(&S) 初始条件:栈S已存在 操作结果:将S清为空栈 StackEmpty(S) 初始条件:栈S已存在 操作结果:若栈S为空栈,则返回TRUE,否则FALSE …… Push(&S,e) 初始条件:栈S已存在 操作结果:插入元素e为新的栈顶元素 Pop(&S,&e) 初始条件:栈S已存在且非空 操作结果:删除S的栈顶元素,并用e返回其值 StackTraverse(S,visit()) 初始条件:栈S已存在且非空 操作结果:从栈底到栈顶依次对S的每个数据元素调用函数visit(),一旦visit()失败,则操作失效 }ADT Stack 队列的抽象数据类型定义: ADT Queue{ 数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…,n,n≥0} 数据关系:Rl={<ai-1,ai>|ai-1,ai∈D,i=2,…,n} 约定其中ai端为队列头,an端为队列尾。 基本操作: InitQueue(&Q) 操作结果:构造一个空队列Q DestroyQueue(&Q) 初始条件:队列Q已存在 操作结果:队列Q被销毁,不再存在 QueueEmpty(Q) 初始条件:队列Q已存在 操作结果:若Q为空队列,则返回TRUE,否则FALSE …… EnQueue(&Q,e) 初始条件:队列Q已存在 操作结果:插入元素e为Q的新的队尾元素 DeQueue(&Q,&e) 初始条件:Q为非空队列 操作结果:删除Q的队头元素,并用e返回其值 }ADT Queue 2.主程序的流程: 调用CreateDN函数创建图的邻接表G; 调用PrintDN函数输出邻接表G; 调用DFSTraverse函数深度优先遍历图; 调用BFSTraverse函数广度优先遍历图

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