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有向图的邻接矩阵与邻接表详细实现_有向图的邻接表

有向图的邻接表

有向图的邻接矩阵

通过邻接矩阵来表示有向图。如下如所示:

有向图G2的邻接矩阵

上面的有向图G2包含了“A, B, C, D, E, F, G”共7个顶点,而且包含了“<A, B>, <B, C>, <B, E>, <B, F>, <C, F>, <D, C>, <E, B>, <E, D>, <F, G>”共9条边。

上图中右边的矩阵是有向图G2的邻接矩阵示意图。A[i][j] = 1表示第i个顶点到第j个顶点是一条边,A[i][j] = 0则表示不是一条边,而A[i][j]表示的是第i行第j列的值。例如,A[1][2] = 1表示的是顶点B到顶点C是一条边。

代码实现

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

#define MAX 100

class MatrixDG
{
private:
    char mVexs[MAX];       //顶点集合
    int mVexNum;           //顶点数
    int mEdgNum;           //边数
    int mMatrix[MAX][MAX]; //邻接矩阵
public:
    //创建图(手动输入)
    MatrixDG();
    //创建图(用提供的顶点和边)
    MatrixDG(char *vexs, int vNum, char (*edges)[2], int eNum);
    ~MatrixDG();
    void print();
    char readChar();
    int getPosition(char ch);
};

MatrixDG::MatrixDG()
{
    char c1, c2;
    int p1, p2;
    cout << "输入顶点数:";
    cin >> mVexNum;
    cout << "输入边数:";
    cin >> mEdgNum;
    if (mVexNum < 1 || mEdgNum < 1 || (mEdgNum > (mVexNum * (mVexNum - 1))))
    {
        cout << "输入有误!" << endl;
        return;
    }
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
    {
        cout << "vertex(" << i << "):";
        mVexs[i] = readChar();
    }
    for (int j = 0; j < mEdgNum; ++j)
    {
        cout << "edge(" << j << "):";
        c1 = readChar();
        c2 = readChar();
        p1 = getPosition(c1);
        p2 = getPosition(c2);
        if (p1 == -1 || p2 == -1)
        {
            cout << "输入的边错误!" << endl;
            return;
        }
        mMatrix[p1][p2] = 1;
    }
}

MatrixDG::MatrixDG(char *vexs, int vNum, char (*edges)[2], int eNum)
{
    if (vNum > MAX)
        return;
    mVexNum = vNum;
    mEdgNum = eNum;
    //初始化顶点
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
        mVexs[i] = vexs[i];
    int p1, p2;
    for (int j = 0; j < mEdgNum; ++j)
    {
        //获得边的起始点和结束点
        p1 = getPosition(edges[j][0]);
        p2 = getPosition(edges[j][1]);
        //将连线的两个点都置为1
        if (p1 == -1 && p2 == -1)
        {
            cout << "输入的边错误!" << endl;
            return;
        }
        mMatrix[p1][p2] = 1;
    }
}

MatrixDG::~MatrixDG()
{
}

int MatrixDG::getPosition(char ch)
{
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
    {
        if (mVexs[i] == ch)
            return i;
    }
    return -1;
}

char MatrixDG::readChar()
{
    char ch;
    do
    {
        cin >> ch;
    } while (!((ch >= 'a' && ch <= 'z') || (ch >= 'A' && ch <= 'Z')));
    return ch;
}

void MatrixDG::print()
{
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < mVexNum; ++j)
        {
            cout << mMatrix[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

int main()
{
    char vexs[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
    char edges[][2] = {
        {'A', 'B'},
        {'B', 'C'},
        {'B', 'E'},
        {'B', 'F'},
        {'C', 'E'},
        {'D', 'C'},
        {'E', 'B'},
        {'E', 'D'},
        {'F', 'G'}};
    int vNum = sizeof(vexs) / sizeof(vexs[0]);
    int eNum = sizeof(edges) / sizeof(edges[0]);
    //1. 根据提供的数据生成
//  MatrixDG mdg(vexs, vNum, edges, eNum);
//  mdg.print();
    //2. 手动生成
    MatrixDG mdg1;
    mdg1.print();
}
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手动输入时运行结果如下:

输入顶点数:7
输入边数:9
vertex(0):A
vertex(1):B
vertex(2):C
vertex(3):D
vertex(4):E
vertex(5):F
vertex(6):G
edge(0):AB
edge(1):BC
edge(2):BE
edge(3):BF
edge(4):CE
edge(5):DC
edge(6):EB
edge(7):ED
edge(8):FG
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有向图的邻接表

通过邻接表来表示有向图。如下如所示:

有向图G2的邻接表

上面的有向图G2包含了“A, B, C, D, E, F, G”共7个顶点,而且包含了“<A, B>, <B, C>, <B, E>, <B, F>, <C, F>, <D, C>, <E, B>, <E, D>, <F, G>”共9条边。

上图中右边的邻接表是有向图G2的邻接表示意图。每个顶点都包含一条链表,该链表记录了“该顶点所对应的出边的另一个顶点的序号”。例如,第1个顶点B包含的链表所包含的节点的数据分别是“2, 4, 5”,而这“2, 4, 5”分别对应“C, E, F”的序号,“C, E, F”都属于B的出边的另一个顶点。

代码实现

#include <iostream>
using namespace std;

#define MAX 100

class ListDG
{
private:
    struct ENode //每一条边
    {
        int iVex;               //指向的顶点的位置
        ENode *nextEdge = NULL; //指向顶点的下一条边的指针
    };
    struct VNode //数组中存储的顶点
    {
        char data;
        ENode *firstEdge = NULL; //指向第一条该顶点的边
    };

private:
    int mVexNum;      //图的顶点数目
    int mEdgeNum;     //图的边的数目
    VNode mVexs[MAX]; //存储顶点
public:
    ListDG();
    ListDG(char vexs[], int vNum, char edges[][2], int eNum);
    ~ListDG();
    //打印邻接表
    void print();

private:
    //读取一个合法的输入字符
    char readChar();
    //返回字符ch在的位置
    int getPosition(char ch);
    //将node结点链接到list的最后
    void linkLast(ENode *list, ENode *node);
};

ListDG::ListDG()
{
    char c1, c2;
    int p1, p2;
    ENode *node1;
    cout << "输入顶点数:";
    cin >> mVexNum;
    cout << "输入边数:";
    cin >> mEdgeNum;
    if (mVexNum > MAX || mEdgeNum > MAX || mVexNum < 1 || mEdgeNum < 1 || (mEdgeNum > (mVexNum * (mVexNum - 1))))
    {
        cout << "输入有误!" << endl;
        return;
    }
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
    {
        cout << "vertex(" << i << "):";
        mVexs[i].data = readChar();
    }
    //初始化邻接表的边
    for (int j = 0; j < mEdgeNum; ++j)
    {
        cout << "edge(" << j << "):";
        c1 = readChar();
        c2 = readChar();
        p1 = getPosition(c1);
        p2 = getPosition(c2);
        if (p1 == -1 || p2 == -1)
        {
            cout << "输入的边有错误!" << endl;
            return;
        }

        node1 = new ENode();
        node1->iVex = p2;
        if (mVexs[p1].firstEdge == NULL)
            mVexs[p1].firstEdge = node1;
        else
            linkLast(mVexs[p1].firstEdge, node1);
    }
}

ListDG::ListDG(char *vexs, int vNum, char (*edges)[2], int eNum)
{
    if (vNum > MAX || eNum > MAX)
        return;
    char c1, c2;
    int p1, p2;
    ENode *node1;
    mVexNum = vNum;
    mEdgeNum = eNum;
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
    {
        mVexs[i].data = vexs[i];
    }
    for (int j = 0; j < mEdgeNum; ++j)
    {
        c1 = edges[j][0];
        c2 = edges[j][1];
        p1 = getPosition(c1);
        p2 = getPosition(c2);
        if (p1 == -1 || p2 == -1)
        {
            cout << "输入的边有错误!" << endl;
            return;
        }
        node1 = new ENode();
        node1->iVex = p2;
        if (mVexs[p1].firstEdge == NULL)
            mVexs[p1].firstEdge = node1;
        else
            linkLast(mVexs[p1].firstEdge, node1);
    }
}

ListDG::~ListDG() {}

void ListDG::linkLast(ENode *list, ENode *node)
{
    ENode *p = list;
    while (p->nextEdge)
        p = p->nextEdge;
    p->nextEdge = node;
}

int ListDG::getPosition(char ch)
{
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
    {
        if (mVexs[i].data == ch)
            return i;
    }
    return -1;
}

char ListDG::readChar()
{
    char ch;
    do
    {
        cin >> ch;
    } while (!((ch >= 'a' && ch <= 'z') || (ch >= 'A' && ch <= 'Z')));
    return ch;
}

void ListDG::print()
{
    ENode *node;
    for (int i = 0; i < mVexNum; ++i)
    {
        cout << i << "(" << mVexs[i].data << "):";
        node = mVexs[i].firstEdge;
        while (node != NULL)
        {
            cout << node->iVex << "(" << mVexs[node->iVex].data << ")";
            node = node->nextEdge;
        }
        cout << endl;
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    char vexs[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
    char edges[][2] = {
        {'A', 'B'},
        {'B', 'C'},
        {'B', 'E'},
        {'B', 'F'},
        {'C', 'E'},
        {'D', 'C'},
        {'E', 'B'},
        {'E', 'D'},
        {'F', 'G'}};
    int vNum = sizeof(vexs) / sizeof(vexs[0]);
    int eNum = sizeof(edges) / sizeof(edges[0]);
    //1. 根据提供的数据生成
//  ListDG ldg(vexs, vNum, edges, eNum);
//  ldg.print();
    //2. 手动生成
    ListDG ldg1;
    ldg1.print();
    return 0;
}
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手动输入时运行结果如下:

输入顶点数:7
输入边数:9
vertex(0):A
vertex(1):B
vertex(2):C
vertex(3):D
vertex(4):E
vertex(5):F
vertex(6):G
edge(0):AB
edge(1):BC
edge(2):BE
edge(3):BF
edge(4):CE
edge(5):DC
edge(6):EB
edge(7):ED
edge(8):FG
0(A):1(B)
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