1.无向图采用邻接矩阵进行存储,完成以下操作 (1) 建立无向图的邻接矩阵存储 (2) 输出邻接矩阵 (3) 基于图邻接矩阵的深度优先遍历 (4) 基于图邻接矩阵的广度优先遍历
时间: 2024-06-23 08:01:50 浏览: 128
无向图使用邻接矩阵存储时,每个顶点用一个行和一个列对应,矩阵中的元素表示两个顶点之间是否存在边。以下是基于邻接矩阵进行操作的详细介绍:
1. **建立无向图的邻接矩阵存储**:
- 对于无向图,邻接矩阵是对称的。如果顶点A和B之间有边,则矩阵A[i][j]和A[j][i]都为1;没有边则都是0。
- 初始化一个二维数组,大小为顶点数乘以顶点数,然后根据图中实际的边关系填充矩阵。
2. **输出邻接矩阵**:
- 遍历整个矩阵,打印每个元素。由于矩阵是对称的,你可以只遍历上三角或下三角,以避免重复输出。
3. **基于图邻接矩阵的深度优先遍历(DFS)**:
- 从任意一个起点开始,设该顶点为当前节点(标记为已访问)。
- 遍历矩阵中对应的行或列,找到所有未访问的邻接节点。
- 对每个邻接节点递归地执行DFS。
- 递归结束后,移除当前节点的标记,回到上一个邻接节点。
4. **基于图邻接矩阵的广度优先遍历(BFS)**:
- 从任意一个起点开始,将该顶点放入队列中(标记为已访问)。
- 取出队首节点,将其所有未访问的邻接节点加入队列并标记为已访问。
- 重复此过程,直到队列为空。
- 在遍历时,记录路径信息,以便输出结果。
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无向图采用邻接矩阵进行存储,完成以下操作 (1) 建立无向图的邻接矩阵存储 (2) 输出邻接矩阵 (3) 基于图邻接矩阵的深度优先遍历 (4) 基于图邻接矩阵的广度优先遍历
无向图使用邻接矩阵存储时,它是一个二维数组,其中的行和列分别代表图中的顶点,矩阵的元素表示对应顶点之间的连接关系。如果两个顶点之间存在边,则对应位置的值为1或true;若不存在,则为0或false。
(1) **建立无向图的邻接矩阵存储**:
假设我们有一个无向图G,其顶点集合是V={v1, v2, ..., vn}。邻接矩阵A是一个n×n的矩阵,A[i][j]表示顶点vi到vj是否有边。初始时,所有元素都设为0,然后根据实际的边来填充:
```
A = [
[0, 0, ..., 0],
[0, 0, ..., 0],
...,
[0, 0, ..., 0]
]
```
每添加一条边(vi, vj),将A[i][j]和A[j][i](因为无向图,边是双向的)置为1。
(2) **输出邻接矩阵**:
遍历并打印矩阵A,例如:
```plaintext
for i in range(n):
for j in range(n):
if A[i][j]:
print(f'({i+1}, {j+1}): 1', end='\t')
print()
```
(3) **基于图邻接矩阵的深度优先遍历(DFS)**:
DFS可以从任意顶点开始,利用栈数据结构实现:
```python
def DFS(matrix, start, visited=None):
if visited is None:
visited = [False] * n
visited[start] = True
print(start + 1, end=' ')
for neighbor in range(n):
if matrix[start][neighbor] and not visited[neighbor]:
DFS(matrix, neighbor, visited)
```
(4) **基于图邻接矩阵的广度优先遍历(BFS)**:
BFS使用队列,从起始顶点开始逐层遍历:
```python
from collections import deque
def BFS(matrix, start):
visited = [False] * n
queue = deque([start])
visited[start] = True
while queue:
vertex = queue.popleft()
print(vertex + 1, end=' ')
for neighbor in range(n):
if matrix[vertex][neighbor] and not visited[neighbor]:
visited[neighbor] = True
queue.append(neighbor)
```
无向图采用邻接矩阵进行存储,完成以下操作:(1)建立无向图的邻接矩阵存储(2)输出邻接矩阵(3)基于邻接矩阵的深度优先遍历(4)基于邻接矩阵的广度优先遍历
对于无向图采用邻接矩阵进行存储,我们可以按照如下步骤进行操作:
(1)建立无向图的邻接矩阵存储
邻接矩阵是一个二维数组,矩阵的行和列分别表示图中的顶点,数组中的值表示两个顶点之间是否有边相连。如果顶点i和顶点j之间有边相连,则邻接矩阵中第i行第j列和第j行第i列的元素都为1,否则为0。
具体实现可以参考以下代码:
```c
#define MAX_VERTEX_NUM 20 // 最大顶点数
typedef struct {
char vertex[MAX_VERTEX_NUM]; // 顶点数组
int edge[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM]; // 邻接矩阵
int vertex_num; // 顶点数
int edge_num; // 边数
} Graph;
void createGraph(Graph *G) {
int i, j;
printf("请输入顶点数和边数:");
scanf("%d %d", &(G->vertex_num), &(G->edge_num));
getchar(); // 吸收回车符
printf("请输入顶点信息:");
for (i = 0; i < G->vertex_num; i++) {
scanf("%c", &(G->vertex[i]));
getchar(); // 吸收回车符
}
for (i = 0; i < G->vertex_num; i++) {
for (j = 0; j < G->vertex_num; j++) {
G->edge[i][j] = 0; // 初始化邻接矩阵
}
}
printf("请输入边信息:\n");
for (i = 0; i < G->edge_num; i++) {
int v1, v2;
printf("请输入第%d条边(v1, v2)的顶点序号:", i+1);
scanf("%d %d", &v1, &v2);
G->edge[v1][v2] = 1;
G->edge[v2][v1] = 1; // 对称矩阵赋值
}
}
```
(2)输出邻接矩阵
输出邻接矩阵只需要遍历二维数组即可。
```c
void printGraph(Graph G) {
int i, j;
printf("邻接矩阵为:\n");
for (i = 0; i < G.vertex_num; i++) {
for (j = 0; j < G.vertex_num; j++) {
printf("%d ", G.edge[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
```
(3)基于邻接矩阵的深度优先遍历
深度优先遍历需要借助栈来实现,遍历过程中需要标记已经访问过的节点。
```c
void DFS(Graph G, int v, int *visited) {
printf("%c ", G.vertex[v]);
visited[v] = 1;
int i;
for (i = 0; i < G.vertex_num; i++) {
if (G.edge[v][i] == 1 && visited[i] == 0) {
DFS(G, i, visited);
}
}
}
void DFSTraverse(Graph G) {
int visited[MAX_VERTEX_NUM] = {0}; // 初始化所有节点未访问
int i;
printf("深度优先遍历结果为:");
for (i = 0; i < G.vertex_num; i++) {
if (visited[i] == 0) {
DFS(G, i, visited);
}
}
}
```
(4)基于邻接矩阵的广度优先遍历
广度优先遍历需要借助队列来实现,同样需要标记已经访问过的节点。
```c
void BFS(Graph G, int v, int *visited) {
Queue Q;
initQueue(&Q); // 初始化队列
printf("%c ", G.vertex[v]);
visited[v] = 1;
enQueue(&Q, v); // 入队
while (!isQueueEmpty(Q)) { // 队列不为空时循环
int u = deQueue(&Q); // 出队
int i;
for (i = 0; i < G.vertex_num; i++) {
if (G.edge[u][i] == 1 && visited[i] == 0) {
printf("%c ", G.vertex[i]);
visited[i] = 1;
enQueue(&Q, i); // 入队
}
}
}
}
void BFSTraverse(Graph G) {
int visited[MAX_VERTEX_NUM] = {0}; // 初始化所有节点未访问
int i;
printf("广度优先遍历结果为:");
for (i = 0; i < G.vertex_num; i++) {
if (visited[i] == 0) {
BFS(G, i, visited);
}
}
}
```
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