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数据结构-图的创建与深度优先遍历DFS(邻接矩阵-动态类型)
图的创建:
我们先构建一个无向图:如图所示
根据规定,如果两个顶点相连,则两顶点的边改为1,否则为0,我们用数组指针arcs来指向标记是否有边的数组。
1.先创建结构体,因为都为动态所以我们都先定义指针再去动态开辟。
2.初始化函数 创建结构体后初始化图,将顶点个数传入,开辟空间和初始化顶点和边的信息。
3.创建图函数 根据给出的已知各顶点之间边的关系(二维数组)来创建图,传入结构体指针G,顶点,二维数组arts(顶点,边关系),
代码实现:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Graph
{
char* vexs;//顶点
int** arcs;//边(用二级指针存放存放边的一级指针,一级指针存放边)
int vexsNum;//顶点的个数
int arcsNum;//边的个数
}Graph;
//初始化
Graph* initGraph(int vexNum)
{
Graph* G = (Graph*)malloc(sizeof(Graph));
G->vexs = (char*)malloc(sizeof(char)*vexNum);
G->arcs = (int**)malloc(sizeof(int*)*vexNum);
for (int i = 0; i < vexNum; i++)
{
G->arcs[i] = (int*)malloc(sizeof(int) * vexNum);//根据顶点个数开辟n个节点空间
}
G->vexsNum = vexNum;//将顶点个数赋值给结构体中的顶点个数
G->arcsNum = 0;//边个数先初始化为0(初始化的时候不知道图的形状)
return G;//返回节点
}
//创建
void crativeGraph(Graph* G, char* vexs, int* arcs)
{
for (int i = 0; i <G->vexsNum; i++)
{
G->vexs[i] = vexs[i];//(Graph中的顶点数组存放顶点的“名字”)
for (int j = 0; j < G->vexsNum; j++)
{
G->arcs[i][j] = *(arcs + i * G->vexsNum + j);//根据传进来的二维数组对结构体中的二维数组每个元素赋值(构建树与顶点之间的关系),二维数组加一个数表示第i+1个元素(相当于把二维数组全排成一行)
if (G->arcs[i][j] != 0)//两顶点之间有边是则数组元素不为0
G->arcsNum++;//统计边的个数(二维数组中有边则元素为1)
}
}
G->arcsNum /= 2;//(二维数组中对每个顶点都单独统计导致计算了两次边的次数,所以要除2)
}
int main()
{
Graph* G = initGraph(5);//初始化图
//提前根据图的数创建出符合其边的关系的二位数组
int arcs[5][5] =
{
0,1,1,1,0,
1,0,1,1,1,
1,1,0,0,0,
1,1,0,0,1,
0,1,0,1,0
};
crativeGraph(G, "ABCDE", (int*)arcs);//根据已知二维数组创建图
return 0;
}
图的深度优先遍历(DFS):
口诀:一条路走到黑,
不到南墙不回头,
撞墙之后再回头,
回头之后再撞墙。
思路解析:1.找一个节点访问
2.找这个节点可以访问的节点
3.重复第一步直到访问完所有节点
图字结合解析:
根据此图我们绿色:代表访问,橙色代表:相连节点都为已经访问过的节点所以返回上一节点
1.我们构建一个数组visited,作为标记此顶点是否已经被访问(数组大小为顶点个数,初始值都为零,访问过赋值为1)
2.定义下表index:代表每个顶点数组的下表
解析路线:我们传入A,访问A后visited标注为1随机访问(后续我们会图文解释如何随机访问)与A相连的一个顶点如B,访问B后,标注再访问与B相连的顶点C再标记,与C相连的顶点都已经被访问过,于是返回B,访问其他与B相连且没有标记的顶点如访问D再标记,与D相连的E访问再标记。E相连的都被标记,返回D,返回时已经访问完所有顶点。
代码参考:
//DFS深度优先遍历的访问
void DFS(Graph* G, int* visited, int index)
{
printf("%c->", G->vexs[index]);//先打印出顶点
visited[index] = 1;//再把访问过的顶点做标记
for (int i = 0; i < G->vexsNum; i++)
{
if (G->arcs[index][i] == 1 && !visited[i])//当有相连顶点且没有被访问时进入递归
{
DFS(G, visited, i);
}
}
}
int main()
{
Graph* G = initGraph(5);
//创建深度优先遍历的时候判断该顶点是否被访问的数组
int* visited = (int*)malloc(sizeof(int) * G->vexsNum);
for (int i = 0; i < G->vexsNum; i++)
{
visited[i] = 0;//先把每个元素都设为0,当被访问过的时候就改变元素的值
}
//提前根据图的数创建出符合其边的关系的二位数组
int arcs[5][5] =
{
0,1,1,1,0,
1,0,1,1,1,
1,1,0,0,0,
1,1,0,0,1,
0,1,0,1,0
};
crativeGraph(G, "ABCDE", (int*)arcs);
DFS(G, visited, 0);
printf("
");
return 0;
}
随机访问规律:可以结合下面的图理解我们把index作为结构体中二维数组arcs的行,如访问A后,打印A,将要访问与A相连的顶点再对A所对应的那行一维数组挨个访问,arcs[index][i],index代表第几个顶点,i所代表顶点所对应一维数组的第几个元素,visited代表当前顶点已经被访问。
A的第一个元素为A,arcs[][]为0不符合,挨个往后访问判断第二个元素为B相连,且A已经被访问则递归访问B此时递归的元素index已经变成i,因为要访问第二个顶点B,B在顶点数组vexs中下标为1且i已经++后i=1。以此类推在对B所对应的一维数组判断…………。
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学习数据结构做成的笔记。