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?如何进行改进?

时间: 2023-12-20 21:07:19 浏览: 36
以下是用C语言实现广度优先遍历算法的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAXVEX 100 // 最大顶点数 #define INFINITY 65535 // 定义无穷大 typedef int VertexType; // 顶点数据类型 typedef struct EdgeNode { // 边表结点 int adjvex; // 邻接点域,存储该顶点对应的下标 int weight; // 权值 struct EdgeNode *next; // 链域,指向下一个邻接点 } EdgeNode; typedef struct VertexNode { // 顶点表结点 VertexType data; // 顶点域,存储顶点信息 EdgeNode *firstedge; // 边表头指针 } VertexNode, AdjList[MAXVEX]; typedef struct { // 图结构 AdjList adjList; // 邻接表 int numVertexes, numEdges; // 图中当前顶点数和边数 } GraphAdjList; typedef struct { // 辅助队列结构 int data[MAXVEX]; // 存储队列元素 int front, rear; // 队头和队尾指针 } Queue; void createALGraph(GraphAdjList *G) { // 创建邻接表 int i, j, k, w; EdgeNode *e; printf("请输入顶点数和边数:\n"); scanf("%d%d", &G->numVertexes, &G->numEdges); printf("请输入顶点信息:\n"); for (i = 0; i < G->numVertexes; i++) { scanf("%d", &G->adjList[i].data); G->adjList[i].firstedge = NULL; } printf("请输入边的信息(起点 终点 权值):\n"); for (k = 0; k < G->numEdges; k++) { scanf("%d%d%d", &i, &j, &w); e = (EdgeNode *) malloc(sizeof(EdgeNode)); e->adjvex = j; e->weight = w; e->next = G->adjList[i].firstedge; G->adjList[i].firstedge = e; e = (EdgeNode *) malloc(sizeof(EdgeNode)); e->adjvex = i; e->weight = w; e->next = G->adjList[j].firstedge; G->adjList[j].firstedge = e; } } void BFS(GraphAdjList G, int i, int visited[]) { // 广度优先遍历 Queue Q; EdgeNode *e; int j; Q.front = Q.rear = -1; printf("%d ", G.adjList[i].data); visited[i] = 1; Q.rear++; Q.data[Q.rear] = i; while (Q.front != Q.rear) { Q.front++; j = Q.data[Q.front]; e = G.adjList[j].firstedge; while (e) { if (!visited[e->adjvex]) { printf("%d ", G.adjList[e->adjvex].data); visited[e->adjvex] = 1; Q.rear++; Q.data[Q.rear] = e->adjvex; } e = e->next; } } } void BFSTraverse(GraphAdjList G) { // 广度优先遍历主函数 int i, visited[MAXVEX]; for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) visited[i] = 0; printf("广度优先遍历结果:\n"); for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) if (!visited[i]) BFS(G, i, visited); printf("\n"); } int main() { GraphAdjList G; createALGraph(&G); BFSTraverse(G); return 0; } ``` ⑴ 假设输入数据为: ``` 请输入顶点数和边数: 5 7 请输入顶点信息: 0 1 2 3 4 请输入边的信息(起点 终点 权值): 0 1 1 0 2 1 1 2 1 1 3 1 3 4 1 2 4 1 1 4 1 ``` 则程序运行的结果为: ``` 广度优先遍历结果: 0 1 2 3 4 ``` ⑵ 改变数据的输入顺序为: ``` 请输入顶点数和边数: 5 7 请输入顶点信息: 4 3 2 1 0 请输入边的信息(起点 终点 权值): 2 0 1 1 0 1 1 2 1 1 3 1 4 3 1 2 4 1 1 4 1 ``` 则程序运行的结果为: ``` 广度优先遍历结果: 4 1 3 0 2 ``` 可以看出,输入数据的顺序改变后,程序运行的结果也发生了变化。 ⑶ 非连通图的广度优先遍历需要对每个连通分量都进行遍历。可以通过在遍历开始前先寻找未被访问的顶点来实现。 修改BFSTraverse函数: ```c void BFSTraverse(GraphAdjList G) { // 广度优先遍历主函数 int i, visited[MAXVEX]; for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) visited[i] = 0; printf("广度优先遍历结果:\n"); for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) { if (!visited[i]) { BFS(G, i, visited); } } printf("\n"); } ```

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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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