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南京邮电大学数据结构实验三(图的基本运算及飞机换乘次数最少问题)_图相关操作的实现南京邮电大学数据结构

图相关操作的实现南京邮电大学数据结构

实验一、图的基本运算

1、邻接矩阵表示

(1)验证基本运算

a、邻接矩阵表示图的数据结构

//邻接矩阵的结构体定义
typedef struct {
    ElemType** a;     //邻接矩阵
    int n;            //图的当前顶点数
    int e;            //图的当前边数
    ElemType noEdge;  //两顶点间无边时的值
}mGraph;
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分析:内含3个成员变量,分别为图的邻接矩阵二维数组,图的顶点数和图的边数。

b、图的初始化

//邻接矩阵的初始化
Status Init(mGraph* mg, int nSize, ElemType noEdgeValue) {
    int i, j;
    mg->n = nSize;               //初始化顶点数
    mg->e = 0;                   //初始化时没有边
    mg->noEdge = noEdgeValue;    //初始化没有边时的取值
    mg->a = (ElemType**)malloc(nSize * sizeof(ElemType*));  //生成长度为n的一维指针数组
    if (!mg->a) return ERROR;
    for (i = 0; i < mg->n; i++) {   //动态生成二维数组
        mg->a[i] = (ElemType*)malloc(nSize * sizeof(ElemType));
        for (j = 0; j < mg->n; j++) {
            mg->a[i][j] = mg->noEdge;  //初始化时权重都设为-1
        }
        mg->a[i][i] = 0;        //自回路设置为0
    }
    return OK;
}
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分析:先为邻接矩阵申请动态空间,然后将每条边权值都设为1,其中自回路设置为0。

c、插入边

//邻接矩阵的边的插入
Status Insert(mGraph* mg, int u, int v, ElemType w) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (mg->a[u][v] != mg->noEdge) return Duplicate;  //若待插入边已存在,则返回出错信息
    mg->a[u][v] = w;                                 //插入新边
    mg->e++;                                        //增加一条边
    return OK;
}
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d、搜索边

//邻接矩阵的边的搜索
Status Exist(mGraph* mg, int u, int v) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v || mg->a[u][v] == mg->noEdge) return ERROR;
    return OK;
}
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e、删除边

//邻接矩阵的边的删除
Status Remove(mGraph* mg, int u, int v) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (mg->a[u][v] == mg->noEdge) return NotPresent;  //若待删除边不存在,则返回出错信息
    mg->a[u][v] = mg->noEdge;                         //删除边
    mg->e--;
    return OK;
}
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f、图的销毁

//邻接矩阵的销毁,先释放一维数组,再释放指针数组
int Destory(mGraph* mg) {
    int i;
    for (i = 0; i < mg->n; i++) {
        free(mg->a[i]);  //释放n个一维数组的存储空间
    }
    free(mg->a);         //释放一维数组的存储空间
    return 1;
}
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分析:先释放一维数组,再释放指针数组

(2)图的深度和宽度优先遍历(邻接矩阵)

a、深度优先遍历(DFS)

//邻接矩阵的单一顶点DFS
void DFS(int v, int visited[], mGraph g) {
    int j;
    printf("%d ", v);              //访问顶点v
    visited[v] = 1;               //为顶点v打上访问标记       
    for (j = 0; j < g.n; j++) {      //遍历v的邻接点
        if (!visited[j] && g.a[v][j] > 0) {  //当未被访问且有权值
            DFS(j, visited, g);
        }
    }
}
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b、邻接矩阵的深度优先算法(DFS)

//邻接矩阵DFS
void DFSGraph(mGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int)); //动态生成标记数组visted
    for (i = 0; i < g.n; i++) {
        visited[i] = 0;          //visted数组初始化
    }                            //visted数组初始化
    for (i = 0; i < g.n; i++) {     //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用DFS
        if (!visited[i]) {   //当未被访问且有权值
            DFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);                       //释放visted数组
}
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c、邻接矩阵的广度优先遍历(BFS)

//邻接矩阵的单一顶点BFS
void BFS(int v, int visited*, mGraph g) {
    Queue q;
    Create(&q, g.n);                        //初始化队列
    visited[v] = 1;                         //顶点v标记为已访问
    printf("%d ", v);                       //访问顶点v
    EnQueue(&q, v);                         //将顶点v放入队列
    while (!IsEmpty(&q)) {
        Front(&q, &v);
        DeQueue(&q);                                   //队首顶点出队列
        for (int i = 0; i < g.n; i++) {                //遍历v的每一项
            if (!visited[i] && g.a[v][i] > 0) {        //若未被访问且有权值,则将其访问并放入队列 
                visited[i] = 1;
                printf("%d ", i);
                EnQueue(&q, i);
            }
        }
    }
}
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d、邻接矩阵的全图BFS

//邻接矩阵的全图BFS
void BFSGraph(mGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int));     //动态生成visited数组
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                         //初始化visited数组
        visited[i] = 0;
    }
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                         //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用BFS
        if (!visited[i]) {
            BFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);
}
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测试数据:
在这里插入图片描述

2、邻接表表示

(1)验证基本运算

a、邻接表的数据结构

//邻接表的节点定义
typedef struct ENode {
    int adjVex;             //任意顶点u相邻的顶点
    ElemType w;             //边的权值
    struct ENode* nextArc;  //指向下一个边结点
}ENode; 
//邻接表的结构体定义
typedef struct {
    int n;             //图的当前顶点数
    int e;             //图的当前边数
    ENode** a;         //指向一维指针数组
}LGraph;
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分析:内含三个成员变量,分别为图的顶点个数,图的边数和图的各个邻接表数组。

b、图的初始化(邻接表)

//邻接表的初始化
Status Init(LGraph* lg, int nSize) {
    int  i;
    lg->n = nSize;
    lg->e = 0;
    lg->a = (ENode**)malloc(nSize * sizeof(ENode*));  //动态生成长度为n的一维指针数组
    if (!lg->a) return ERROR;
    else {
        for (i = 0; i < lg->n; i++) {
            lg->a[i] = NULL;                        //将指针数组a置空
        }
        return OK;
    }
}
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分析:

c、插入边(邻接表)

//邻接表的插入边
Status Insert(LGraph* lg, int u, int v, ElemType w) {
    ENode* p;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (Exist(lg, u, v)) return Duplicate;  //此边已存在,返回错误
    p = (ENode*)malloc(sizeof(ENode));   //为新的边结点分配存储空间
    p->adjVex = v;
    p->w = w;
    p->nextArc = lg->a[u];             //将新的边结点插入单链表的最前面
    lg->a[u] = p;
    lg->e++;                            //边加1
    return OK;
}
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d、搜索边(邻接表)

//邻接表的搜索边
Status Exist(LGraph* lg, int u, int v) {
    ENode* p;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    p = lg->a[u];                   //指针p指向顶点u的单链表的第一个边结点
    while (p != NULL && p->adjVex != v) {
        p = p->nextArc;
    }
    if (!p) return ERROR;            //若未找到此边,则返回ERROR
    else return OK;
}
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e、删除边(邻接表)

//邻接表的删除边
Status Remove(LGraph* lg, int u, int v) {
    ENode* p, * q;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    p = lg->a[u];
    q = NULL;
    while (p && p->adjVex != v) {         //查找待删除边是否存在
        q = p;
        p = p->nextArc;
    }
    if (!p) return NotPresent;          //p为空,待删除边不存在
    if (q) q->nextArc = p->nextArc;     //从单链表删除此边
    else lg->a[u] = p->nextArc;
    free(p);
    lg->e--;
    return OK;
}
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分析:函数参数传入图对象和要删除的边的两个相邻节点。先检测要删除的边是否存在,若存在,则删除邻接表中的那个节点。

f、图的销毁(邻接表)

//邻接表的销毁
int Destory(LGraph* lg) {
    int i;
    ENode* p, * q;
    for (i = 0; i < lg->n; i++) {
        p = lg->a[i];                 //指针p指向顶点i的单链表的第一个边结点
        q = p;
        while (p) {                     //释放顶点i的单链表中所有边结点
            p = p->nextArc;
            free(q);
            q = p;
        }
    }
    free(lg->a);                     //释放一维指针数组a的存储空间
    return 1;                        //改为int型函数,有返回值
}
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分析:先释放存储邻接表的数组,再释放各个邻接表的空间。

(2)图的深度和宽度优先遍历(邻接表)

a、深度优先遍历(DFS)

//邻接表的单一顶点DFS
void DFS(int v, int visited[], LGraph g) {
    ENode* w;
    printf("%d ", v);                           //访问顶点v
    visited[v] = 1;                            //为顶点v打上访问标记
    for (w = g.a[v]; w; w = w->nextArc) {          //遍历v的邻接点
        if (!visited[w->adjVex]) {
            DFS(w->adjVex, visited, g);          //若w未被访问,则递归调用DFS
        }
    }
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b、邻接表的全图DFS

//邻接表的全图DFS
void DFSGraph(LGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int)); //动态生成标记数组visted
    for (i = 0; i < g.n; i++) {
        visited[i] = 0;                             //visted数组初始化
    }
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                        //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用DFS
        if (!visited[i]) {
            DFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);                                 //释放visted数组
}
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c、广度优先遍历(BFS)

//邻接表的单一顶点BFS
void BFS(int v, int visited[], LGraph g) {
    ENode* w;
    Queue q;
    Create(&q, g.n);                        //初始化队列
    visited[v] = 1;                        //为顶点v打上访问标记
    printf("%d ", v);                       //访问顶点v
    EnQueue(&q, v);                         //将顶点v放入队列
    while (!IsEmpty(&q)) {
        Front(&q, &v);
        DeQueue(&q);                       //队首顶点出队列
        for (w = g.a[v]; w; w = w->nextArc) {  //遍历v的所有邻接点
            if (!visited[w->adjVex]) {       //若w未被访问,则将其访问并放入队列
                visited[w->adjVex] = 1;
                printf("%d ", w->adjVex);
                EnQueue(&q, w->adjVex);
            }
        }
    }
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d、邻接表的全图BFS

//邻接表的全图BFS
void BFSGraph(LGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int));  //动态生成visited数组
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                         //初始化visited数组
        visited[i] = 0;
    }
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                        //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用BFS
        if (!visited[i]) {
            BFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);
}
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测试数据:
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实验二、飞机最少换乘次数问题

1、以邻接矩阵存储有向图

{
int i, j, a, b, ans;

// s[50][50] 全部以0初始化,获取城市数量
    memset(s, 0, sizeof(s));
    printf("请输入城市数量\n");
    scanf_s("%d", &n);
    
    // 遍历邻接矩阵
    for (i = 0; i < n; i++)
        for (j = 0; j < n; j++)
            if (i == j)
                s[i][j] = 0;
            else
                s[i][j] = 99999;

    printf("请输入公交线路数量\n");
    scanf_s("%d", &m);

    // 如果可达,则边的权值设为1
    for (i = 0; i < m; i++)
    {
        printf("请输入可达的两个站台\n");
        scanf_s("%d%d", &a, &b);
        s[a][b] = 1;
	}

    // 获取起点和终点,用Dijkstra算法计算中转次数
    printf("请输入起点和终点\n");
	scanf_s("%d%d", &a, &b);
	ans = Dijkstra(a, b);
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2、Dijkstra算法分析

  /// <summary>
/// Dijkstra算法
/// </summary>
/// <param name="start">起点</param>
/// <param name="end">终点</param>
/// <returns>中转次数</returns>
int Dijkstra(int start, int end)
{
    int i = 0, j = 0, k = 0;
    int min;
    int distance[100];
    int visited[100];
    memset(distance, 0, sizeof(distance));
    memset(visited, 0, sizeof(visited));

    // distance[i] 表示start节点到第i个节点的距离(如果等于1,则表示可达;如果等于9999,则表示不可达)
    for (i = 0; i < n; i++)
        distance[i] = s[start][i];

    for (i = 1; i <= n - 1; i++)
    {
        min = 99999;
        for (j = 0; j < n; j++) {
            if (distance[j] < min && !visited[j])
            {
                k = j;
                min = distance[j];
            }
        }
        visited[k] = 1;
        for (j = 0; j < n; j++)
            // 找到一条更短的
            if (distance[j] > distance[k] + s[k][j])
                distance[j] = distance[k] + s[k][j];
    }
    // 中转的站台数 = 经过的站台数 - 1
    return distance[end] - 1;
}
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算法分析:从起点开始查找,如果找到短的路径则替换,否则一直找到终点为止。其换乘次数等于经过的站台数量-1。
测试数据:
在这里插入图片描述

全部代码

1、邻接表

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <windows.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define Overflow 2     //表示上溢
#define Underflow 3    //表示下溢
#define NotPresent 4   //表示元素不存在
#define Duplicate 5    //表示有重复元素
typedef int ElemType;
typedef int Status;


//邻接表的结构体定义
typedef struct ENode {
    int adjVex;             //任意顶点u相邻的顶点
    ElemType w;             //边的权值
    struct ENode* nextArc;  //指向下一个边结点
}ENode;

typedef struct {
    int n;             //图的当前顶点数
    int e;             //图的当前边数
    ENode** a;         //指向一维指针数组
}LGraph;


//邻接表的初始化
Status Init(LGraph* lg, int nSize) {
    int  i;
    lg->n = nSize;
    lg->e = 0;
    lg->a = (ENode**)malloc(nSize * sizeof(ENode*));  //动态生成长度为n的一维指针数组
    if (!lg->a) return ERROR;
    else {
        for (i = 0; i < lg->n; i++) {
            lg->a[i] = NULL;                        //将指针数组a置空
        }
        return OK;
    }
}


//邻接表的撤销(改成了int型,有返回值)
int Destory(LGraph* lg) {
    int i;
    ENode* p, * q;
    for (i = 0; i < lg->n; i++) {
        p = lg->a[i];                 //指针p指向顶点i的单链表的第一个边结点
        q = p;
        while (p) {                     //释放顶点i的单链表中所有边结点
            p = p->nextArc;
            free(q);
            q = p;
        }
    }
    free(lg->a);                     //释放一维指针数组a的存储空间
    return 1;                        //改为int型函数,有返回值
}


//邻接表的搜索边
Status Exist(LGraph* lg, int u, int v) {
    ENode* p;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    p = lg->a[u];                   //指针p指向顶点u的单链表的第一个边结点
    while (p != NULL && p->adjVex != v) {
        p = p->nextArc;
    }
    if (!p) return ERROR;            //若未找到此边,则返回ERROR
    else return OK;
}


//邻接表的插入边
Status Insert(LGraph* lg, int u, int v, ElemType w) {
    ENode* p;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (Exist(lg, u, v)) return Duplicate;  //此边已存在,返回错误
    p = (ENode*)malloc(sizeof(ENode));   //为新的边结点分配存储空间
    p->adjVex = v;
    p->w = w;
    p->nextArc = lg->a[u];             //将新的边结点插入单链表的最前面
    lg->a[u] = p;
    lg->e++;                            //边加1
    return OK;
}


//邻接表的删除边
Status Remove(LGraph* lg, int u, int v) {
    ENode* p, * q;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    p = lg->a[u];
    q = NULL;
    while (p && p->adjVex != v) {         //查找待删除边是否存在
        q = p;
        p = p->nextArc;
    }
    if (!p) return NotPresent;          //p为空,待删除边不存在
    if (q) q->nextArc = p->nextArc;     //从单链表删除此边
    else lg->a[u] = p->nextArc;
    free(p);
    lg->e--;
    return OK;
}



int main() {
    LGraph g;
    int i, u, v, enode, edge;
    ElemType w;
    printf("Please enter the number of the ENodes:");
    scanf_s("%d", &enode);
    Init(&g, enode);
    printf("Please enter the number of the edges:");
    scanf_s("%d", &edge);
    printf("Now init the graph.\n");
    for (i = 0; i < edge; i++) {
        printf("Please enter the edge:");
        scanf_s("%d%d%d", &u, &v, &w);
        Insert(&g, u, v, w);
    }
    //delete one edge
    printf("Please enter the deleted edge:");
    printf("\nPlease enter the u of the edge:");
    scanf_s("%d", &u);
    printf("Please enter the v of the edge:");
    scanf_s("%d", &v);
    printf("Now search the edge:");
    if (Exist(&g, u, v)) printf("OK");
    else printf("ERROR");
    printf("\nNow delete the edge:");
    //search the deleted edge
    if (Remove(&g, u, v)) printf("OK");
    else printf("ERROR");
    //destory
    printf("\nNow destory the graph:");
    if (Destory(&g)) printf("OK");
    else printf("ERROR");
    return 0;
}
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2、邻接表遍历

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <windows.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define Overflow 2      //表示上溢
#define Underflow 3     //表示下溢
#define NotPresent 4    //表示元素不存在
#define Duplicate 5     //表示有重复元素
typedef int ElemType;
typedef int Status;


//邻接表的结构体定义
typedef struct ENode {
    int adjVex;              //任意顶点u相邻的顶点
    ElemType w;              //边的权值
    struct ENode* nextArc;   //指向下一个边结点
}ENode;

typedef struct {
    int n;           //图的当前顶点数
    int e;           //图的当前边数
    ENode** a;       //指向一维指针数组
}LGraph;


//循环队列的结构体定义
typedef struct {
    int front;
    int rear;
    int maxSize;    //最大容量
    ElemType* element;
}Queue;


//创建一个能容纳mSize个单元的空队列
void Create(Queue* Q, int mSize) {
    Q->maxSize = mSize;
    Q->element = (ElemType*)malloc(sizeof(ElemType) * mSize);
    Q->front = Q->rear = 0;
}


//判断队列是否为空,若是,则返回TRUE;否则返回FALSE
BOOL IsEmpty(Queue* Q) {
    return Q->front == Q->rear;
}


//判断队列是否已满,若是,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL IsFULL(Queue* Q) {
    return (Q->rear + 1) % Q->maxSize == Q->front;
}


//获取队头元素,并通过x返回.若操作成功,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL Front(Queue* Q, ElemType* x) {
    if (IsEmpty(Q))      //空队列处理
        return FALSE;
    *x = Q->element[(Q->front + 1) % Q->maxSize];
    return TRUE;
}


//入队.在队列Q的队尾插入元素x(入队操作)。操作成功,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL EnQueue(Queue* Q, ElemType x) {
    if (IsFULL(Q))      //溢出处理
        return FALSE;
    Q->rear = (Q->rear + 1) % Q->maxSize;
    Q->element[Q->rear] = x;
    return TRUE;
}


//出队.从队列Q中删除队头元素(出队操作)。操作成功,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL DeQueue(Queue* Q) {
    if (IsEmpty(Q)) {   //空队列处理
        return FALSE;
    }
    Q->front = (Q->front + 1) % Q->maxSize;
    return TRUE;
}


//邻接表的初始化
Status Init(LGraph* lg, int nSize) {
    int  i;
    lg->n = nSize;
    lg->e = 0;
    lg->a = (ENode**)malloc(nSize * sizeof(ENode*)); //动态生成长度为n的一维指针数组
    if (!lg->a) return ERROR;
    else {
        for (i = 0; i < lg->n; i++) {
            lg->a[i] = NULL;                       //将指针数组a置空
        }
        return OK;
    }
}


//邻接表的搜索边
Status Exist(LGraph* lg, int u, int v) {
    ENode* p;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    p = lg->a[u];                 //指针p指向顶点u的单链表的第一个边结点
    while (p && p->adjVex != v) {
        p = p->nextArc;
    }
    if (!p) return ERROR;          //若未找到此边,则返回ERROR
    else return OK;
}


//邻接表的插入边
Status Insert(LGraph* lg, int u, int v, ElemType w) {
    ENode* p;
    if (u < 0 || v < 0 || u > lg->n - 1 || v > lg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (Exist(lg, u, v)) return Duplicate;       //此边已存在,返回错误
    p = (ENode*)malloc(sizeof(ENode));        //为新的边结点分配存储空间
    p->adjVex = v;
    p->w = w;
    p->nextArc = lg->a[u];                  //将新的边结点插入单链表的最前面
    lg->a[u] = p;
    lg->e++;                                 //边加1
    return OK;
}


//邻接表的单一顶点DFS
void DFS(int v, int visited[], LGraph g) {
    ENode* w;
    printf("%d ", v);                           //访问顶点v
    visited[v] = 1;                            //为顶点v打上访问标记
    for (w = g.a[v]; w; w = w->nextArc) {          //遍历v的邻接点
        if (!visited[w->adjVex]) {
            DFS(w->adjVex, visited, g);          //若w未被访问,则递归调用DFS
        }
    }
}


//邻接表的全图DFS
void DFSGraph(LGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int)); //动态生成标记数组visted
    for (i = 0; i < g.n; i++) {
        visited[i] = 0;                             //visted数组初始化
    }
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                        //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用DFS
        if (!visited[i]) {
            DFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);                                 //释放visted数组
}


//邻接表的单一顶点BFS
void BFS(int v, int visited[], LGraph g) {
    ENode* w;
    Queue q;
    Create(&q, g.n);                        //初始化队列
    visited[v] = 1;                        //为顶点v打上访问标记
    printf("%d ", v);                       //访问顶点v
    EnQueue(&q, v);                         //将顶点v放入队列
    while (!IsEmpty(&q)) {
        Front(&q, &v);
        DeQueue(&q);                       //队首顶点出队列
        for (w = g.a[v]; w; w = w->nextArc) {  //遍历v的所有邻接点
            if (!visited[w->adjVex]) {       //若w未被访问,则将其访问并放入队列
                visited[w->adjVex] = 1;
                printf("%d ", w->adjVex);
                EnQueue(&q, w->adjVex);
            }
        }
    }
}


//邻接表的全图BFS
void BFSGraph(LGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int));  //动态生成visited数组
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                         //初始化visited数组
        visited[i] = 0;
    }
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                        //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用BFS
        if (!visited[i]) {
            BFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);
}



int main() {
    LGraph g;
    int i, u, v, enode, edge;
    ElemType w;
    printf("Please enter the number of the ENodes:");
    scanf_s("%d", &enode);
    Init(&g, enode);
    printf("Please enter the number of the edges:");
    scanf_s("%d", &edge);
    printf("Now init the graph.\n");
    for (i = 0; i < edge; i++) {
        printf("Please enter the edge:");
        scanf_s("%d%d%d", &u, &v, &w);
        Insert(&g, u, v, w);
    }
    printf("DFS:\n");
    DFSGraph(g);
    printf("\nBFS:\n");
    BFSGraph(g);
    return 0;
}
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3、邻接矩阵

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define Overflow 2    //表示上溢
#define Underflow 3   //表示下溢
#define NotPresent 4  //表示元素不存在
#define Duplicate 5   //表示有重复元素
typedef int ElemType;
typedef int Status;

//邻接矩阵的结构体定义
typedef struct {
    ElemType** a;     //邻接矩阵
    int n;            //图的当前顶点数
    int e;            //图的当前边数
    ElemType noEdge;  //两顶点间无边时的值
}mGraph;


//邻接矩阵的初始化
Status Init(mGraph* mg, int nSize, ElemType noEdgeValue) {
    int i, j;
    mg->n = nSize;               //初始化顶点数
    mg->e = 0;                   //初始化时没有边
    mg->noEdge = noEdgeValue;    //初始化没有边时的取值
    mg->a = (ElemType**)malloc(nSize * sizeof(ElemType*));  //生成长度为n的一维指针数组
    if (!mg->a) return ERROR;
    for (i = 0; i < mg->n; i++) {   //动态生成二维数组
        mg->a[i] = (ElemType*)malloc(nSize * sizeof(ElemType));
        for (j = 0; j < mg->n; j++) {
            mg->a[i][j] = mg->noEdge;  //初始化时权重都设为-1
        }
        mg->a[i][i] = 0;        //自回路设置为0
    }
    return OK;
}


//邻接矩阵的撤销(改成了int型,有返回值),先释放一维数组,再释放指针数组
int Destory(mGraph* mg) {
    int i;
    for (i = 0; i < mg->n; i++) {
        free(mg->a[i]);  //释放n个一维数组的存储空间
    }
    free(mg->a);         //释放一维数组的存储空间
    return 1;
}


//邻接矩阵的边的搜索
Status Exist(mGraph* mg, int u, int v) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v || mg->a[u][v] == mg->noEdge) return ERROR;
    return OK;
}


//邻接矩阵的边的插入
Status Insert(mGraph* mg, int u, int v, ElemType w) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (mg->a[u][v] != mg->noEdge) return Duplicate;  //若待插入边已存在,则返回出错信息
    mg->a[u][v] = w;                                 //插入新边
    mg->e++;                                        //增加一条边
    return OK;
}


//邻接矩阵的边的删除
Status Remove(mGraph* mg, int u, int v) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (mg->a[u][v] == mg->noEdge) return NotPresent;  //若待删除边不存在,则返回出错信息
    mg->a[u][v] = mg->noEdge;                         //删除边
    mg->e--;
    return OK;
}



int main() {
    mGraph g;
    int nSize, edge, u, v, i, j;
    ElemType w;
    printf("请输入图的节点个数:");
    scanf_s("%d", &nSize);
    Init(&g, nSize, -1);
    printf("请输入边的个数:");
    scanf_s("%d", &edge);
    printf("Now init the graph.\n");
    for (i = 0; i < edge; i++) {
        printf(":");
        scanf_s("%d%d%d", &u, &v, &w);
        Insert(&g, u, v, w);
    }
    //delete one edge
    printf("Please enter the deleted edge:");
    printf("\nPlease enter the u of the edge:");
    scanf_s("%d", &u);
    printf("Please enter the v of the edge:");
    scanf_s("%d", &v);
    printf("Now search the edge:");
    if (Exist(&g, u, v)) printf("OK");
    else printf("ERROR");
    printf("\nNow delete the edge:");
    //search the deleted edge
    if (Remove(&g, u, v)) printf("OK");
    else printf("ERROR");
    //destory
    printf("\nNow destory the graph:");
    if (Destory(&g)) printf("OK");
    else printf("ERROR");
    return 0;
}
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4、邻接矩阵遍历

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<windows.h>
#include<queue>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define Overflow 2  //表示上溢
#define Underflow 3  //表示下溢
#define NotPresent 4 //表示元素不存在
#define Duplicate 5  //表示有重复元素
typedef int ElemType;
typedef int Status;

//邻接矩阵的结构体定义
typedef struct {
    ElemType** a;     //邻接矩阵
    int n;            //图的当前顶点数
    int e;            //图的当前边数
    ElemType noEdge;  //两顶点间无边时的值
}mGraph;


//循环队列的结构体定义
typedef struct {
    int front;
    int rear;
    int maxSize;    //最大容量
    ElemType* element;
}Queue;


//创建一个能容纳mSize个单元的空队列
void Create(Queue* Q, int mSize) {
    Q->maxSize = mSize;
    Q->element = (ElemType*)malloc(sizeof(ElemType) * mSize);
    Q->front = Q->rear = 0;
}


//判断队列是否为空,若是,则返回TRUE;否则返回FALSE
BOOL IsEmpty(Queue* Q) {
    return Q->front == Q->rear;
}


//判断队列是否已满,若是,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL IsFULL(Queue* Q) {
    return (Q->rear + 1) % Q->maxSize == Q->front;
}


//获取队头元素,并通过x返回.若操作成功,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL Front(Queue* Q, ElemType* x) {
    if (IsEmpty(Q))      //空队列处理
        return FALSE;
    *x = Q->element[(Q->front + 1) % Q->maxSize];
    return TRUE;
}


//入队.在队列Q的队尾插入元素x(入队操作)。操作成功,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL EnQueue(Queue* Q, ElemType x) {
    if (IsFULL(Q))      //溢出处理
        return FALSE;
    Q->rear = (Q->rear + 1) % Q->maxSize;
    Q->element[Q->rear] = x;
    return TRUE;
}


//出队.从队列Q中删除队头元素(出队操作)。操作成功,则返回TRUE,否则返回FALSE
BOOL DeQueue(Queue* Q) {
    if (IsEmpty(Q)) {   //空队列处理
        return FALSE;
    }
    Q->front = (Q->front + 1) % Q->maxSize;
    return TRUE;
}


//邻接矩阵的初始化
Status Init(mGraph* mg, int nSize, ElemType noEdgeValue) {
    int i, j;
    mg->n = nSize;               //初始化顶点数
    mg->e = 0;                   //初始化时没有边
    mg->noEdge = noEdgeValue;    //初始化没有边时的取值
    mg->a = (ElemType**)malloc(nSize * sizeof(ElemType*));  //生成长度为n的一维指针数组
    if (!mg->a) return ERROR;
    for (i = 0; i < mg->n; i++) {   //动态生成二维数组
        mg->a[i] = (ElemType*)malloc(nSize * sizeof(ElemType));
        for (j = 0; j < mg->n; j++) {
            mg->a[i][j] = mg->noEdge;
        }
        mg->a[i][i] = 0;        //自回路设置为0
    }
    return OK;
}


//邻接矩阵的撤销(改成了int型,有返回值),先释放一维数组,再释放指针数组
int Destory(mGraph* mg) {
    int i;
    for (i = 0; i < mg->n; i++) {
        free(mg->a[i]);  //释放n个一维数组的存储空间
    }
    free(mg->a);         //释放一维数组的存储空间
    return 1;
}


//邻接矩阵的边的搜索
Status Exist(mGraph* mg, int u, int v) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v || mg->a[u][v] == mg->noEdge) return ERROR;
    return OK;
}


//邻接矩阵的边的插入
Status Insert(mGraph* mg, int u, int v, ElemType w) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (mg->a[u][v] != mg->noEdge) return Duplicate;  //若待插入边已存在,则返回出错信息
    mg->a[u][v] = w;                                 //插入新边
    mg->e++;                                        //增加一条边
    return OK;
}


//邻接矩阵的边的删除
Status Remove(mGraph* mg, int u, int v) {
    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->n - 1 || v > mg->n - 1 || u == v) return ERROR;
    if (mg->a[u][v] == mg->noEdge) return NotPresent;  //若待删除边不存在,则返回出错信息
    mg->a[u][v] = mg->noEdge;                         //删除边
    mg->e--;
    return OK;
}


//邻接矩阵的单一顶点DFS
void DFS(int v, int visited[], mGraph g) {
    int j;
    printf("%d ", v);              //访问顶点v
    visited[v] = 1;               //为顶点v打上访问标记       
    for (j = 0; j < g.n; j++) {      //遍历v的邻接点
        if (!visited[j] && g.a[v][j] > 0) {  //当未被访问且有权值
            DFS(j, visited, g);
        }
    }
}


//邻接矩阵的全图DFS
void DFSGraph(mGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int)); //动态生成标记数组visted
    for (i = 0; i < g.n; i++) {
        visited[i] = 0;          //visted数组初始化
    }                            //visted数组初始化
    for (i = 0; i < g.n; i++) {     //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用DFS
        if (!visited[i]) {   //当未被访问且有权值
            DFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);                       //释放visted数组
}


//邻接矩阵的单一顶点BFS
void BFS(int v, int visited[], mGraph g) {
    Queue q;
    Create(&q, g.n);                        //初始化队列
    visited[v] = 1;                        //为顶点v打上访问标记
    printf("%d ", v);                       //访问顶点v
    EnQueue(&q, v);                         //将顶点v放入队列
    while (!IsEmpty(&q)) {
        Front(&q, &v);
        DeQueue(&q);                       //队首顶点出队列
        for (int i = 0; i < g.n; i++) {       //遍历v的每一项
            if (!visited[i] && g.a[v][i] > 0) {       //若未被访问且有权值,则将其访问并放入队列,注意这里判断的是g.a[v][i]二维数组
                visited[i] = 1;
                printf("%d ", i);
                EnQueue(&q, i);
            }
        }
    }
}


//邻接矩阵的全图BFS
void BFSGraph(mGraph g) {
    int i;
    int* visited = (int*)malloc(g.n * sizeof(int));  //动态生成visited数组
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                         //初始化visited数组
        visited[i] = 0;
    }
    for (i = 0; i < g.n; i++) {                        //逐一检查每个顶点,若未被访问,则调用BFS
        if (!visited[i]) {
            BFS(i, visited, g);
        }
    }
    free(visited);
}



int main() {
    mGraph g;
    int nSize, edge, u, v, i;
    ElemType w;
    printf("Please enter the size of the mgraph:");
    scanf_s("%d", &nSize);
    Init(&g, nSize, -1);
    printf("Please enter the number of the edges:");
    scanf_s("%d", &edge);
    printf("Now init the graph.\n");
    /*
    for(i = 0;i < nSize;i ++){
        for(j = 0;j < nSize;j ++){
            printf("Please enter the edge:");
            scanf_s("%d%d%d",&u,&v,&w);
            Insert(&g,u,v,w);
        }
    }
    */
    for (i = 0; i < edge; i++) {
        printf("Please enter the edge:");
        scanf_s("%d%d%d", &u, &v, &w);
        Insert(&g, u, v, w);
    }
    printf("DFS:\n");
    DFSGraph(g);
    printf("\nBFS:\n");
    BFSGraph(g);
    return 0;
}
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5、中转

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int n, m;
int s[50][50];

 // 有向图

/// <summary>
/// Dijkstra算法
/// </summary>
/// <param name="start">起点</param>
/// <param name="end">终点</param>
/// <returns>中转次数</returns>
int Dijkstra(int start, int end)
{
    int i = 0, j = 0, k = 0;
    int min;
    int distance[100];
    int visited[100];
    memset(distance, 0, sizeof(distance));
    memset(visited, 0, sizeof(visited));

    // distance[i] 表示start节点到第i个节点的距离(如果等于1,则表示可达;如果等于9999,则表示不可达)
    for (i = 0; i < n; i++)
        distance[i] = s[start][i];

    for (i = 1; i <= n - 1; i++)
    {
        min = 99999;
        for (j = 0; j < n; j++) {
            if (distance[j] < min && !visited[j])
            {
                k = j;
                min = distance[j];
            }
        }
        visited[k] = 1;
        for (j = 0; j < n; j++)
            // 找到一条更短的
            if (distance[j] > distance[k] + s[k][j])
                distance[j] = distance[k] + s[k][j];
    }
    // 中转的站台数 = 经过的站台数 - 1
    return distance[end] - 1;
}
int main()
{
    int i, j, a, b, ans;
    memset(s, 0, sizeof(s));
    printf("请输入城市数量\n");
    scanf_s("%d", &n);
    
    // 遍历邻接矩阵
    for (i = 0; i < n; i++)
        for (j = 0; j < n; j++)
            if (i == j)
                s[i][j] = 0;
            else
                s[i][j] = 99999;

    printf("请输入公交线路数量\n");
    scanf_s("%d", &m);

    for (i = 0; i < m; i++)
    {
        printf("请输入可达的两个站台\n");
        scanf_s("%d%d", &a, &b);
        s[a][b] = 1;
    }

    printf("请输入起点和终点\n");
    scanf_s("%d%d", &a, &b);

    ans = Dijkstra(a, b);

    if (ans == 99998)
        printf("无法到达\n");
    else if (ans > 0)
        printf("最少换乘次数为%d\n", ans);
    else if(ans == 0)
        printf("不需要换乘\n");
    return 0;
}


//#include<stdio.h>
//#include<stdlib.h>
//#include <windows.h>
//#define ERROR 0
//#define OK 1
//#define Overflow 2     //表示上溢
//#define Underflow 3    //表示下溢
//#define NotPresent 4   //表示元素不存在
//#define Duplicate 5    //表示有重复元素
//#define INFTY 32767    //表示极大值正无穷
//typedef int ElemType;
//typedef int Status;
//
//
邻接矩阵的结构体定义
//typedef struct {
//    ElemType** a;     //邻接矩阵
//    int size_vertex;            //顶点数
//    int size_edge;            //边数
//    ElemType noEdge;  //两顶点间无边时的值
//}mGraph;
//
//
邻接矩阵的初始化
//Status Init(mGraph* mg, int nSize, ElemType noEdgeValue) {
//    int i, j;
//    mg->size_vertex = nSize;               //初始化顶点数
//    mg->size_edge = 0;                   //初始化时没有边
//    mg->noEdge = noEdgeValue;    //初始化没有边时的取值
//    mg->a = (ElemType**)malloc(nSize * sizeof(ElemType*));  //生成长度为size_vertex的一维指针数组
//    if (!mg->a) return ERROR;
//    for (i = 0; i < mg->size_vertex; i++) {   //动态生成二维数组
//        mg->a[i] = (ElemType*)malloc(nSize * sizeof(ElemType));
//        for (j = 0; j < mg->size_vertex; j++) {
//            mg->a[i][j] = mg->noEdge;  //初始化时权重都设为-1
//        }
//        mg->a[i][i] = 0;        //自回路设置为0
//    }
//    return OK;
//}
//
//
邻接矩阵的撤销(改成了int型,有返回值),先释放一维数组,再释放指针数组
//int Destory(mGraph* mg) {
//    int i;
//    for (i = 0; i < mg->size_vertex; i++) {
//        free(mg->a[i]);  //释放size_vertex个一维数组的存储空间
//    }
//    free(mg->a);         //释放一维数组的存储空间
//    return 1;
//}
//
//
邻接矩阵的边的搜索
//Status Exist(mGraph* mg, int u, int v) {
//    if (u < 0 || v < 0 || u > mg->size_vertex - 1 || v > mg->size_vertex - 1 || u == v || mg->a[u][v] == mg->noEdge) return ERROR;
//    return OK;
//}
//
//
/ <summary>
/ 邻接矩阵的边的插入
/ </summary>
/ <param name="mg">邻接矩阵对象</param>
/ <param name="v1">顶点1</param>
/ <param name="v2">顶点2</param>
/ <param name="weight">权值</param>
/ <returns></returns>
//Status Insert(mGraph* mg, int v1, int v2) {
//    if (v1 < 0 || v2 < 0 || v1 > mg->size_vertex - 1 || v2 > mg->size_vertex - 1 || v1 == v2) return ERROR;
//    if (mg->a[v1][v2] != mg->noEdge) return Duplicate;  //若待插入边已存在,则返回出错信息
//    mg->a[v1][v2] = 1;                                 //插入新边
//    mg->size_edge++;                                        //增加一条边
//    return OK;
//}
//
//
邻接矩阵的边的删除
//Status Remove(mGraph* mg, int v1, int v2) {
//    if (v1 < 0 || v2 < 0 || v1 > mg->size_vertex - 1 || v2 > mg->size_vertex - 1 || v1 == v2) return ERROR;
//    if (mg->a[v1][v2] == mg->noEdge) return NotPresent;  //若待删除边不存在,则返回出错信息
//    mg->a[v1][v2] = mg->noEdge;                         //删除边
//    mg->size_edge--;
//    return OK;
//}
//
//

//
/ <summary>
/ 选出最小的distance[i],i ∈ V-S (全部顶点的集合 - 已选顶点的集合)
/ </summary>
/ <param name="d">distance数组</param>
/ <param name="size_vertex">图的顶点个数</param>
/ <param name="s">已选顶点的集合</param>
/ <returns>返回最小 distance[i] 的索引</returns>
//int Choose(int d[], int size_vertex, int s[]) { 
//    int i, minpos;
//    ElemType min;
//    min = INFTY;
//    minpos = -1;
//
//    // 遍历 distance[] 数组
//    for (i = 0; i < size_vertex; i++) {       
//        // 如果distance[i] 较小 && i 在未插入的集合中
//        if (d[i] <= min && !s[i]) {  //<改为<=
//            min = d[i];
//            minpos = i;
//        }
//    }
//    return minpos;                //返回下标位置
//}
//
/ <summary>
/ Dijkstra(迪杰斯特拉)算法
/ </summary>
/ <param name="g">邻接矩阵对象</param>
/ <param name="v0">源顶点(传入的参数为0)</param>
/ <param name="d">distance数组</param>
/ <param name="path">路径顺序数组</param>
/ <returns></returns>
//Status Dijkstra(mGraph g, int v0, int distance[], int path[]) { 
//    int vi, k, w, min_distance = 0;       //增加了一个distance记录最短距离之和
//
//    if (v0 < 0 || v0 > g.size_vertex - 1) {
//        return ERROR;
//    }
//
//    // int[] s; s表示已经排好的的顶点的集合S
//    int* s = (int*)malloc(g.size_vertex * sizeof(int));
//
//    // 初始化; 将s[i] = 0, 即表示S集合为空
//    for (vi = 0; vi < g.size_vertex; vi++) {      
//        s[vi] = 0;                 //表示顶点vi是否在s中
//        distance[vi] = g.a[v0][vi];         // distance[vi] = v0到vi边的权值
//        if (vi != v0 && distance[vi] < INFTY) {
//            path[vi] = v0;          //标识指向vi的源点v0
//        }
//        else path[vi] = -1;
//    }
//
//    // 顶点 v0 为源点,将源点 v0 加入集合 S
//    s[v0] = 1;     
//
//    //输出源点 v0
//    printf("路径为: %d ", v0);               
//    distance[v0] = 0;
//
//    //产生size_vertex-1条最短路径
//    for (vi = 1; vi < g.size_vertex; vi++) {   
//        k = Choose(distance, g.size_vertex, s);            //求当前路径最短者k
//        s[k] = 1;                                   //将k加入集合S中
//        printf("%d ", k);
//        for (w = 0; w < g.size_vertex; w++) {       //更新distance和path
//
//
//            if (!s[w] && distance[k] + g.a[k][w] < distance[w]) {
//                distance[w] = distance[k] + g.a[k][w];
//                min_distance = distance[w];  //计算min距离
//                path[w] = k;
//            }
//        }
//    }
//    printf("\n最短的距离为:%d\n", min_distance);
//    return OK;
//}
//
//
//
//int main() {
//    mGraph g;
//    int size_vertex, size_edge, v1, v2, i;
//    int d[100];
//    int path[100];
//    printf("请输入节点个数:");
//    scanf_s("%d", &size_vertex);
//    Init(&g, size_vertex, INFTY);
//    printf("请输入边的个数:");
//    scanf_s("%d", &size_edge);
//    printf("请初始化图\n");
//    for (i = 0; i < size_edge; i++) {
//        printf("请输入边(格式为:顶点 顶点):");
//        scanf_s("%d%d", &v1, &v2);
//        Insert(&g, v1, v2);
//    }
//    Dijkstra(g, 0, d, path);
//    return 0;
//}
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