数据结构C语言实现-6—图

Table of Contents

邻接矩阵创建

邻接表创建

邻接矩阵深度和广度遍历

邻接表深度和广度遍历

最小生成树—Prim

最小生成树—Kruskal

最短路径—Dijkstra

最短路径—Floyd

拓扑排序

---

理论部分见：数据结构理论基础-6—图

邻接矩阵创建

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXVEX 100 /* 最大顶点数，应由用户定义 */
#define INFINITY 65535 /* 无穷大 */

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义  */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */
typedef struct
{
	VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
	EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵，可看作边表 */
	int numNodes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数  */
}MGraph;

/* 建立无向网图的邻接矩阵表示 */
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
	int i,j,k,w;
	printf("输入顶点数和边数（英文输入）:\n");
	scanf("%d,%d",&G->numNodes,&G->numEdges); /* 输入顶点数和边数 */
	for(i = 0;i <G->numNodes;i++) /* 读入顶点信息,建立顶点表 */
		scanf(&G->vexs[i]);
	for(i = 0;i <G->numNodes;i++)
		for(j = 0;j <G->numNodes;j++)
			G->arc[i][j]=INFINITY;	/* 邻接矩阵初始化 */
	for(k = 0;k <G->numEdges;k++) /* 读入numEdges条边，建立邻接矩阵 */
	{
		printf("输入边(vi,vj)上的下标i，下标j和权w:\n");
		scanf("%d,%d,%d",&i,&j,&w); /* 输入边(vi,vj)上的权w */
		G->arc[i][j]=w; 
		G->arc[j][i]= G->arc[i][j]; /* 因为是无向图，矩阵对称 */
	}
}

int main(void)
{    
	MGraph G;    
	CreateMGraph(&G);
	for(int i=0; i<G.numNodes; i++)
	{
		for(int j=0; j<G.numNodes;j++)
		{
			printf("%8d", G.arc[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	
	return 0;
}

邻接表创建

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXVEX 100 /* 最大顶点数,应由用户定义 */

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */

typedef struct EdgeNode /* 边表结点  */
{
	int adjvex;    /* 邻接点域,存储该顶点对应的下标 */
	EdgeType info;		/* 用于存储权值,对于非网图可以不需要 */
	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
{
	AdjList adjList; 
	int numNodes,numEdges; /* 图中当前顶点数和边数 */
}GraphAdjList;

/* 建立图的邻接表结构 */
void  CreateALGraph(GraphAdjList *G)
{
	int i,j,k;
	EdgeNode *e;
	printf("输入顶点数和边数:\n");
	scanf("%d,%d",&G->numNodes,&G->numEdges); /* 输入顶点数和边数 */
	for(i = 0;i < G->numNodes;i++) /* 读入顶点信息,建立顶点表 */
	{
		scanf(&G->adjList[i].data); 	/* 输入顶点信息 */
		G->adjList[i].firstedge=NULL; 	/* 将边表置为空表 */
	}
	
	
	for(k = 0;k < G->numEdges;k++)/* 建立边表 */
	{
		printf("输入边(vi,vj)上的顶点序号:\n");
		scanf("%d,%d",&i,&j); /* 输入边(vi,vj)上的顶点序号 */
		e=(EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode)); /* 向内存申请空间,生成边表结点 */
		e->adjvex=j;					/* 邻接序号为j */                         
		e->next=G->adjList[i].firstedge;	/* 将e的指针指向当前顶点上指向的结点 */
		G->adjList[i].firstedge=e;		/* 将当前顶点的指针指向e */               
		
		e=(EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode)); /* 向内存申请空间,生成边表结点 */
		e->adjvex=i;					/* 邻接序号为i */                         
		e->next=G->adjList[j].firstedge;	/* 将e的指针指向当前顶点上指向的结点 */
		G->adjList[j].firstedge=e;		/* 将当前顶点的指针指向e */               
	}
}

int main(void)
{    
	GraphAdjList G;    
	CreateALGraph(&G);
	
	return 0;
}

邻接矩阵深度和广度遍历

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */  
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */

typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */

#define MAXSIZE 9 /* 存储空间初始分配量 */
#define MAXEDGE 15
#define MAXVEX 9
#define INFINITY 65535

typedef struct
{
	VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
	EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵，可看作边表 */
	int numVertexes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数 */ 
}MGraph;

/* 用到的队列结构与函数********************************** */

/* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{
	int data[MAXSIZE];
	int front;    	/* 头指针 */
	int rear;		/* 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置 */
}Queue;

/* 初始化一个空队列Q */
Status InitQueue(Queue *Q)
{
	Q->front=0;
	Q->rear=0;
	return  OK;
}

/* 若队列Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status QueueEmpty(Queue Q)
{ 
	if(Q.front==Q.rear) /* 队列空的标志 */
		return TRUE;
	else
		return FALSE;
}

/* 若队列未满，则插入元素e为Q新的队尾元素 */
Status EnQueue(Queue *Q,int e)
{
	if ((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front)	/* 队列满的判断 */
		return ERROR;
	Q->data[Q->rear]=e;			/* 将元素e赋值给队尾 */
	Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;/* rear指针向后移一位置， */
								/* 若到最后则转到数组头部 */
	return  OK;
}

/* 若队列不空，则删除Q中队头元素，用e返回其值 */
Status DeQueue(Queue *Q,int *e)
{
	if (Q->front == Q->rear)			/* 队列空的判断 */
		return ERROR;
	*e=Q->data[Q->front];				/* 将队头元素赋值给e */
	Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;	/* front指针向后移一位置， */
									/* 若到最后则转到数组头部 */
	return  OK;
}
/* ****************************************************** */


void CreateMGraph(MGraph *G)
{
	int i, j;

	G->numEdges=15;
	G->numVertexes=9;

	/* 读入顶点信息，建立顶点表 */
	G->vexs[0]='A';
	G->vexs[1]='B';
	G->vexs[2]='C';
	G->vexs[3]='D';
	G->vexs[4]='E';
	G->vexs[5]='F';
	G->vexs[6]='G';
	G->vexs[7]='H';
	G->vexs[8]='I';


	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[i][j]=0;
		}
	}

	G->arc[0][1]=1;
	G->arc[0][5]=1;

	G->arc[1][2]=1; 
	G->arc[1][8]=1; 
	G->arc[1][6]=1; 
	
	G->arc[2][3]=1; 
	G->arc[2][8]=1; 
	
	G->arc[3][4]=1;
	G->arc[3][7]=1;
	G->arc[3][6]=1;
	G->arc[3][8]=1;

	G->arc[4][5]=1;
	G->arc[4][7]=1;

	G->arc[5][6]=1; 
	
	G->arc[6][7]=1; 

	
	for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
	{
		for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
		}
	}

}
 
Boolean visited[MAXVEX]; /* 访问标志的数组 */

/* 邻接矩阵的深度优先递归算法 */
void DFS(MGraph G, int i)
{
	int j;
 	visited[i] = TRUE;
 	printf("%c ", G.vexs[i]);/* 打印顶点，也可以其它操作 */
	for(j = 0; j < G.numVertexes; j++)
		if(G.arc[i][j] == 1 && !visited[j])
 			DFS(G, j);/* 对为访问的邻接顶点递归调用 */
}

/* 邻接矩阵的深度遍历操作 */
void DFSTraverse(MGraph G)
{
	int i;
 	for(i = 0; i < G.numVertexes; i++)
 		visited[i] = FALSE; /* 初始所有顶点状态都是未访问过状态 */
	for(i = 0; i < G.numVertexes; i++)
 		if(!visited[i]) /* 对未访问过的顶点调用DFS，若是连通图，只会执行一次 */ 
			DFS(G, i);
}

/* 邻接矩阵的广度遍历算法 */
void BFSTraverse(MGraph G)
{
	int i, j;
	Queue Q;
	for(i = 0; i < G.numVertexes; i++)
       	visited[i] = FALSE;
    InitQueue(&Q);		/* 初始化一辅助用的队列 */
    for(i = 0; i < G.numVertexes; i++)  /* 对每一个顶点做循环 */
    {
		if (!visited[i])	/* 若是未访问过就处理 */
		{
			visited[i]=TRUE;		/* 设置当前顶点访问过 */
			printf("%c ", G.vexs[i]);/* 打印顶点，也可以其它操作 */
			EnQueue(&Q,i);		/* 将此顶点入队列 */
			while(!QueueEmpty(Q))	/* 若当前队列不为空 */
			{
				DeQueue(&Q,&i);	/* 将队对元素出队列，赋值给i */
				for(j=0;j<G.numVertexes;j++) 
				{ 
					/* 判断其它顶点若与当前顶点存在边且未访问过  */
					if(G.arc[i][j] == 1 && !visited[j]) 
					{ 
 						visited[j]=TRUE;			/* 将找到的此顶点标记为已访问 */
						printf("%c ", G.vexs[j]);	/* 打印顶点 */
						EnQueue(&Q,j);				/* 将找到的此顶点入队列  */
					} 
				} 
			}
		}
	}
}


int main(void)
{    
	MGraph G;
	CreateMGraph(&G);
	printf("\n深度遍历：");
	DFSTraverse(G);
	printf("\n广度遍历：");
	BFSTraverse(G);
	return 0;
}

邻接表深度和广度遍历

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 9 /* 存储空间初始分配量 */
#define MAXEDGE 15
#define MAXVEX 9
#define INFINITY 65535

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */

typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */   
typedef int EdgeType; /* 边上的权值类型应由用户定义 */

/* 邻接矩阵结构 */
typedef struct
{
	VertexType vexs[MAXVEX]; /* 顶点表 */
	EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX];/* 邻接矩阵,可看作边表 */
	int numVertexes, numEdges; /* 图中当前的顶点数和边数 */ 
}MGraph;

/* 邻接表结构****************** */
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;		/* 用于存储权值,对于非网图可以不需要 */
	struct EdgeNode *next; /* 链域,指向下一个邻接点 */ 
}EdgeNode;

typedef struct VertexNode /* 顶点表结点 */ 
{
	int in;	/* 顶点入度 */
	char data; /* 顶点域,存储顶点信息 */
	EdgeNode *firstedge;/* 边表头指针 */   
}VertexNode, AdjList[MAXVEX];

typedef struct
{
	AdjList adjList; 
	int numVertexes,numEdges; /* 图中当前顶点数和边数 */
}graphAdjList,*GraphAdjList;
/* **************************** */

/* 用到的队列结构与函数********************************** */
/* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{
	int data[MAXSIZE];
	int front;    	/* 头指针 */
	int rear;		/* 尾指针,若队列不空,指向队列尾元素的下一个位置 */
}Queue;

/* 初始化一个空队列Q */
Status InitQueue(Queue *Q)
{
	Q->front=0;
	Q->rear=0;
	return  OK;
}

/* 若队列Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status QueueEmpty(Queue Q)
{ 
	if(Q.front==Q.rear) /* 队列空的标志 */
		return TRUE;
	else
		return FALSE;
}

/* 若队列未满,则插入元素e为Q新的队尾元素 */
Status EnQueue(Queue *Q,int e)
{
	if ((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front)	/* 队列满的判断 */
		return ERROR;
	Q->data[Q->rear]=e;			/* 将元素e赋值给队尾 */
	Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;/* rear指针向后移一位置, */
								/* 若到最后则转到数组头部 */
	return  OK;
}

/* 若队列不空,则删除Q中队头元素,用e返回其值 */
Status DeQueue(Queue *Q,int *e)
{
	if (Q->front == Q->rear)			/* 队列空的判断 */
		return ERROR;
	*e=Q->data[Q->front];				/* 将队头元素赋值给e */
	Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;	/* front指针向后移一位置, */
									/* 若到最后则转到数组头部 */
	return  OK;
}
/* ****************************************************** */



void CreateMGraph(MGraph *G)
{
	int i, j;

	G->numEdges=15;
	G->numVertexes=9;

	/* 读入顶点信息,建立顶点表 */ 
	G->vexs[0]='A';
	G->vexs[1]='B';
	G->vexs[2]='C';
	G->vexs[3]='D';
	G->vexs[4]='E';
	G->vexs[5]='F';
	G->vexs[6]='G';
	G->vexs[7]='H';
	G->vexs[8]='I';


	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[i][j]=0;
		}
	}

	G->arc[0][1]=1;
	G->arc[0][5]=1;

	G->arc[1][2]=1; 
	G->arc[1][8]=1; 
	G->arc[1][6]=1; 
	
	G->arc[2][3]=1; 
	G->arc[2][8]=1; 
	
	G->arc[3][4]=1;
	G->arc[3][7]=1;
	G->arc[3][6]=1;
	G->arc[3][8]=1;

	G->arc[4][5]=1;
	G->arc[4][7]=1;

	G->arc[5][6]=1; 
	
	G->arc[6][7]=1; 

	
	for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
	{
		for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
		}
	}

}
 
/* 利用邻接矩阵构建邻接表 */
void CreateALGraph(MGraph G,GraphAdjList *GL)
{
	int i,j;
	EdgeNode *e;

	*GL = (GraphAdjList)malloc(sizeof(graphAdjList));

	(*GL)->numVertexes=G.numVertexes;
	(*GL)->numEdges=G.numEdges;
	for(i= 0;i <G.numVertexes;i++) /* 读入顶点信息,建立顶点表 */   
	{
		(*GL)->adjList[i].in=0;
		(*GL)->adjList[i].data=G.vexs[i];
		(*GL)->adjList[i].firstedge=NULL; 	/* 将边表置为空表 */
	}
	
	for(i=0;i<G.numVertexes;i++) /* 建立边表 */
	{ 
		for(j=0;j<G.numVertexes;j++)
		{
			if (G.arc[i][j]==1)
			{
				e=(EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
				e->adjvex=j;					/* 邻接序号为j */                         
				e->next=(*GL)->adjList[i].firstedge;	/* 将当前顶点上的指向的结点指针赋值给e */
				(*GL)->adjList[i].firstedge=e;		/* 将当前顶点的指针指向e */   
				(*GL)->adjList[j].in++;
				
			}
		}
	}
	
}

Boolean visited[MAXSIZE]; /* 访问标志的数组 */

/* 邻接表的深度优先递归算法 */
void DFS(GraphAdjList GL, int i)
{
	EdgeNode *p;
 	visited[i] = TRUE;
 	printf("%c ",GL->adjList[i].data);/* 打印顶点,也可以其它操作 */
	p = GL->adjList[i].firstedge;
	while(p)
	{
 		if(!visited[p->adjvex])
 			DFS(GL, p->adjvex);/* 对为访问的邻接顶点递归调用 */
		p = p->next;
 	}
}

/* 邻接表的深度遍历操作 */
void DFSTraverse(GraphAdjList GL)
{
	int i;
 	for(i = 0; i < GL->numVertexes; i++)
 		visited[i] = FALSE; /* 初始所有顶点状态都是未访问过状态 */
	for(i = 0; i < GL->numVertexes; i++)
 		if(!visited[i]) /* 对未访问过的顶点调用DFS,若是连通图,只会执行一次 */ 
			DFS(GL, i);
}

/* 邻接表的广度遍历算法 */
void BFSTraverse(GraphAdjList GL)
{
	int i;
    EdgeNode *p;
	Queue Q;
	for(i = 0; i < GL->numVertexes; i++)
       	visited[i] = FALSE;
    InitQueue(&Q);
   	for(i = 0; i < GL->numVertexes; i++)
   	{
		if (!visited[i])
		{
			visited[i]=TRUE;
			printf("%c ",GL->adjList[i].data);/* 打印顶点,也可以其它操作 */
			EnQueue(&Q,i);
			while(!QueueEmpty(Q))
			{
				DeQueue(&Q,&i);
				p = GL->adjList[i].firstedge;	/* 找到当前顶点的边表链表头指针 */
				while(p)
				{
					if(!visited[p->adjvex])	/* 若此顶点未被访问 */
 					{
 						visited[p->adjvex]=TRUE;
						printf("%c ",GL->adjList[p->adjvex].data);
						EnQueue(&Q,p->adjvex);	/* 将此顶点入队列 */
					}
					p = p->next;	/* 指针指向下一个邻接点 */
				}
			}
		}
	}
}

int main(void)
{    
	MGraph G;  
	GraphAdjList GL;    
	CreateMGraph(&G);
	CreateALGraph(G,&GL);

	printf("\n深度遍历:");
	DFSTraverse(GL);
	printf("\n广度遍历:");
	BFSTraverse(GL);
	return 0;
}

最小生成树—Prim

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXEDGE 20
#define MAXVEX 20
#define INFINITY 65535

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

typedef struct
{
	int arc[MAXVEX][MAXVEX];
	int numVertexes, numEdges;
}MGraph;

void CreateMGraph(MGraph *G)/* 构件图 */
{
	int i, j;

	/* printf("请输入边数和顶点数:"); */
	G->numEdges=15;
	G->numVertexes=9;

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
		{
			if (i==j)
				G->arc[i][j]=0;
			else
				G->arc[i][j] = G->arc[j][i] = INFINITY;
		}
	}

	G->arc[0][1]=10;
	G->arc[0][5]=11; 
	G->arc[1][2]=18; 
	G->arc[1][8]=12; 
	G->arc[1][6]=16; 
	G->arc[2][8]=8; 
	G->arc[2][3]=22; 
	G->arc[3][8]=21; 
	G->arc[3][6]=24; 
	G->arc[3][7]=16;
	G->arc[3][4]=20;
	G->arc[4][7]=7; 
	G->arc[4][5]=26; 
	G->arc[5][6]=17; 
	G->arc[6][7]=19; 

	for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
	{
		for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
		}
	}

}

/* Prim算法生成最小生成树  */
void MiniSpanTree_Prim(MGraph G)
{
	int min, i, j, k;
	int adjvex[MAXVEX];		/* 保存相关顶点下标 */
	int lowcost[MAXVEX];	/* 保存相关顶点间边的权值 */
	lowcost[0] = 0;/* 初始化第一个权值为0，即v0加入生成树 */
			/* lowcost的值为0，在这里就是此下标的顶点已经加入生成树 */
	adjvex[0] = 0;			/* 初始化第一个顶点下标为0 */
	for(i = 1; i < G.numVertexes; i++)	/* 循环除下标为0外的全部顶点 */
	{
		lowcost[i] = G.arc[0][i];	/* 将v0顶点与之有边的权值存入数组 */
		adjvex[i] = 0;					/* 初始化都为v0的下标 */
	}
	for(i = 1; i < G.numVertexes; i++)
	{
		min = INFINITY;	/* 初始化最小权值为∞， */
						/* 通常设置为不可能的大数字如32767、65535等 */
		j = 1;k = 0;
		while(j < G.numVertexes)	/* 循环全部顶点 */
		{
			if(lowcost[j]!=0 && lowcost[j] < min)/* 如果权值不为0且权值小于min */
			{	
				min = lowcost[j];	/* 则让当前权值成为最小值 */
				k = j;			/* 将当前最小值的下标存入k */
			}
			j++;
		}
		printf("(%d, %d)\n", adjvex[k], k);/* 打印当前顶点边中权值最小的边 */
		lowcost[k] = 0;/* 将当前顶点的权值设置为0,表示此顶点已经完成任务 */
		for(j = 1; j < G.numVertexes; j++)	/* 循环所有顶点 */
		{
			if(lowcost[j]!=0 && G.arc[k][j] < lowcost[j]) 
			{/* 如果下标为k顶点各边权值小于此前这些顶点未被加入生成树权值 */
				lowcost[j] = G.arc[k][j];/* 将较小的权值存入lowcost相应位置 */
				adjvex[j] = k;				/* 将下标为k的顶点存入adjvex */
			}
		}
	}
}

int main(void)
{
	MGraph G;
	CreateMGraph(&G);
	MiniSpanTree_Prim(G);
  
	return 0;
 
}

最小生成树—Kruskal

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

#define MAXEDGE 20
#define MAXVEX 20
#define INFINITY 65535

typedef struct
{
	int arc[MAXVEX][MAXVEX];
	int numVertexes, numEdges;
}MGraph;

typedef struct
{
	int begin;
	int end;
	int weight;
}Edge;   /* 对边集数组Edge结构的定义 */

/* 构件图 */
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
	int i, j;

	/* printf("请输入边数和顶点数:"); */
	G->numEdges=15;
	G->numVertexes=9;

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
		{
			if (i==j)
				G->arc[i][j]=0;
			else
				G->arc[i][j] = G->arc[j][i] = INFINITY;
		}
	}

	G->arc[0][1]=10;
	G->arc[0][5]=11; 
	G->arc[1][2]=18; 
	G->arc[1][8]=12; 
	G->arc[1][6]=16; 
	G->arc[2][8]=8; 
	G->arc[2][3]=22; 
	G->arc[3][8]=21; 
	G->arc[3][6]=24; 
	G->arc[3][7]=16;
	G->arc[3][4]=20;
	G->arc[4][7]=7; 
	G->arc[4][5]=26; 
	G->arc[5][6]=17; 
	G->arc[6][7]=19; 

	for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
	{
		for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
		}
	}

}

/* 交换权值 以及头和尾 */
void Swapn(Edge *edges,int i, int j)
{
	int temp;
	temp = edges[i].begin;
	edges[i].begin = edges[j].begin;
	edges[j].begin = temp;
	temp = edges[i].end;
	edges[i].end = edges[j].end;
	edges[j].end = temp;
	temp = edges[i].weight;
	edges[i].weight = edges[j].weight;
	edges[j].weight = temp;
}

/* 对权值进行排序 */
void sort(Edge edges[],MGraph *G)
{
	int i, j;
	for ( i = 0; i < G->numEdges; i++)
	{
		for ( j = i + 1; j < G->numEdges; j++)
		{
			if (edges[i].weight > edges[j].weight)
			{
				Swapn(edges, i, j);
			}
		}
	}
	printf("权排序之后的为:\n");
	for (i = 0; i < G->numEdges; i++)
	{
		printf("(%d, %d) %d\n", edges[i].begin, edges[i].end, edges[i].weight);
	}

}

/* 查找连线顶点的尾部下标 */
int Find(int *parent, int f)
{
	while ( parent[f] > 0)
	{
		f = parent[f];
	}
	return f;
}

/* 生成最小生成树 */
void MiniSpanTree_Kruskal(MGraph G)
{
	int i, j, n, m;
	int k = 0;
	int parent[MAXVEX];/* 定义一数组用来判断边与边是否形成环路 */
	
	Edge edges[MAXEDGE];/* 定义边集数组,edge的结构为begin,end,weight,均为整型 */

	/* 用来构建边集数组并排序********************* */
	for ( i = 0; i < G.numVertexes-1; i++)
	{
		for (j = i + 1; j < G.numVertexes; j++)
		{
			if (G.arc[i][j]<INFINITY)
			{
				edges[k].begin = i;
				edges[k].end = j;
				edges[k].weight = G.arc[i][j];
				k++;
			}
		}
	}
	sort(edges, &G);
	/* ******************************************* */


	for (i = 0; i < G.numVertexes; i++)
		parent[i] = 0;	/* 初始化数组值为0 */

	printf("打印最小生成树：\n");
	for (i = 0; i < G.numEdges; i++)	/* 循环每一条边 */
	{
		n = Find(parent,edges[i].begin);
		m = Find(parent,edges[i].end);
		if (n != m) /* 假如n与m不等，说明此边没有与现有的生成树形成环路 */
		{
			parent[n] = m;	/* 将此边的结尾顶点放入下标为起点的parent中。 */
							/* 表示此顶点已经在生成树集合中 */
			printf("(%d, %d) %d\n", edges[i].begin, edges[i].end, edges[i].weight);
		}
	}
}

int main(void)
{
	MGraph G;
	CreateMGraph(&G);
	MiniSpanTree_Kruskal(G);
	return 0;
}

最短路径—Dijkstra

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXEDGE 20
#define MAXVEX 20
#define INFINITY 65535

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */ 


typedef struct
{
	int vexs[MAXVEX];
	int arc[MAXVEX][MAXVEX];
	int numVertexes, numEdges;
}MGraph;

typedef int Patharc[MAXVEX];    /* 用于存储最短路径下标的数组 */
typedef int ShortPathTable[MAXVEX];/* 用于存储到各点最短路径的权值和 */

/* 构件图 */
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
	int i, j;

	/* printf("请输入边数和顶点数:"); */
	G->numEdges=16;
	G->numVertexes=9;

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		G->vexs[i]=i;
	}

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
		{
			if (i==j)
				G->arc[i][j]=0;
			else
				G->arc[i][j] = G->arc[j][i] = INFINITY;
		}
	}

	G->arc[0][1]=1;
	G->arc[0][2]=5; 
	G->arc[1][2]=3; 
	G->arc[1][3]=7; 
	G->arc[1][4]=5; 

	G->arc[2][4]=1; 
	G->arc[2][5]=7; 
	G->arc[3][4]=2; 
	G->arc[3][6]=3; 
	G->arc[4][5]=3;

	G->arc[4][6]=6;
	G->arc[4][7]=9; 
	G->arc[5][7]=5; 
	G->arc[6][7]=2; 
	G->arc[6][8]=7;

	G->arc[7][8]=4;


	for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
	{
		for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
		}
	}

}

/*  Dijkstra算法，求有向网G的v0顶点到其余顶点v的最短路径P[v]及带权长度D[v] */    
/*  P[v]的值为前驱顶点下标,D[v]表示v0到v的最短路径长度和 */  
void ShortestPath_Dijkstra(MGraph G, int v0, Patharc *P, ShortPathTable *D)
{    
	int v,w,k,min;    
	int final[MAXVEX];/* final[w]=1表示求得顶点v0至vw的最短路径 */
	for(v=0; v<G.numVertexes; v++)    /* 初始化数据 */
	{        
		final[v] = 0;			/* 全部顶点初始化为未知最短路径状态 */
		(*D)[v] = G.arc[v0][v];/* 将与v0点有连线的顶点加上权值 */
		(*P)[v] = -1;				/* 初始化路径数组P为-1  */       
	}

	(*D)[v0] = 0;  /* v0至v0路径为0 */  
	final[v0] = 1;    /* v0至v0不需要求路径 */        
	/* 开始主循环，每次求得v0到某个v顶点的最短路径 */   
	for(v=1; v<G.numVertexes; v++)   
	{
		min=INFINITY;    /* 当前所知离v0顶点的最近距离 */        
		for(w=0; w<G.numVertexes; w++) /* 寻找离v0最近的顶点 */    
		{            
			if(!final[w] && (*D)[w]<min)             
			{                   
				k=w;                    
				min = (*D)[w];    /* w顶点离v0顶点更近 */            
			}        
		}        
		final[k] = 1;    /* 将目前找到的最近的顶点置为1 */
		for(w=0; w<G.numVertexes; w++) /* 修正当前最短路径及距离 */
		{
			/* 如果经过v顶点的路径比现在这条路径的长度短的话 */
			if(!final[w] && (min+G.arc[k][w]<(*D)[w]))   
			{ /*  说明找到了更短的路径，修改D[w]和P[w] */
				(*D)[w] = min + G.arc[k][w];  /* 修改当前路径长度 */               
				(*P)[w]=k;        
			}       
		}   
	}
}

int main(void)
{   
	int i,j,v0;
	MGraph G;    
	Patharc P;    
	ShortPathTable D; /* 求某点到其余各点的最短路径 */   
	v0=0;
	
	CreateMGraph(&G);
	
	ShortestPath_Dijkstra(G, v0, &P, &D);  

	printf("最短路径倒序如下:\n");    
	for(i=1;i<G.numVertexes;++i)   
	{       
		printf("v%d - v%d : ",v0,i);
		j=i;
		while(P[j]!=-1)
		{
			printf("%d ",P[j]);
			j=P[j];
		}
		printf("\n");
	}    
	printf("\n源点到各顶点的最短路径长度为:\n");  
	for(i=1;i<G.numVertexes;++i)        
		printf("v%d - v%d : %d \n",G.vexs[0],G.vexs[i],D[i]);     
	return 0;
}

最短路径—Floyd

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXEDGE 20
#define MAXVEX 20
#define INFINITY 65535

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

typedef struct
{
	int vexs[MAXVEX];
	int arc[MAXVEX][MAXVEX];
	int numVertexes, numEdges;
}MGraph;

typedef int Patharc[MAXVEX][MAXVEX];
typedef int ShortPathTable[MAXVEX][MAXVEX];

/* 构件图 */
void CreateMGraph(MGraph *G)
{
	int i, j;

	/* printf("请输入边数和顶点数:"); */
	G->numEdges=16;
	G->numVertexes=9;

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		G->vexs[i]=i;
	}

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
		{
			if (i==j)
				G->arc[i][j]=0;
			else
				G->arc[i][j] = G->arc[j][i] = INFINITY;
		}
	}

	G->arc[0][1]=1;
	G->arc[0][2]=5; 
	G->arc[1][2]=3; 
	G->arc[1][3]=7; 
	G->arc[1][4]=5; 

	G->arc[2][4]=1; 
	G->arc[2][5]=7; 
	G->arc[3][4]=2; 
	G->arc[3][6]=3; 
	G->arc[4][5]=3;

	G->arc[4][6]=6;
	G->arc[4][7]=9; 
	G->arc[5][7]=5; 
	G->arc[6][7]=2; 
	G->arc[6][8]=7;

	G->arc[7][8]=4;


	for(i = 0; i < G->numVertexes; i++)
	{
		for(j = i; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[j][i] =G->arc[i][j];
		}
	}

}

/* Floyd算法，求网图G中各顶点v到其余顶点w的最短路径P[v][w]及带权长度D[v][w]。 */    
void ShortestPath_Floyd(MGraph G, Patharc *P, ShortPathTable *D)
{    
	int v,w,k;    
	for(v=0; v<G.numVertexes; ++v) /* 初始化D与P */  
	{        
		for(w=0; w<G.numVertexes; ++w)  
		{
			(*D)[v][w]=G.arc[v][w];	/* D[v][w]值即为对应点间的权值 */
			(*P)[v][w]=w;				/* 初始化P */
		}
	}
	for(k=0; k<G.numVertexes; ++k)   
	{
		for(v=0; v<G.numVertexes; ++v)  
		{        
			for(w=0; w<G.numVertexes; ++w)    
			{
				if ((*D)[v][w]>(*D)[v][k]+(*D)[k][w])
				{/* 如果经过下标为k顶点路径比原两点间路径更短 */
					(*D)[v][w]=(*D)[v][k]+(*D)[k][w];/* 将当前两点间权值设为更小的一个 */
					(*P)[v][w]=(*P)[v][k];/* 路径设置为经过下标为k的顶点 */
				}
			}
		}
	}
}

int main(void)
{    
	int v,w,k;  
	MGraph G;    
	
	Patharc P;    
	ShortPathTable D; /* 求某点到其余各点的最短路径 */   
	
	CreateMGraph(&G);
	
	ShortestPath_Floyd(G,&P,&D);  

	printf("各顶点间最短路径如下:\n");    
	for(v=0; v<G.numVertexes; ++v)   
	{        
		for(w=v+1; w<G.numVertexes; w++)  
		{
			printf("v%d-v%d weight: %d ",v,w,D[v][w]);
			k=P[v][w];				/* 获得第一个路径顶点下标 */
			printf(" path: %d",v);	/* 打印源点 */
			while(k!=w)				/* 如果路径顶点下标不是终点 */
			{
				printf(" -> %d",k);	/* 打印路径顶点 */
				k=P[k][w];			/* 获得下一个路径顶点下标 */
			}
			printf(" -> %d\n",w);	/* 打印终点 */
		}
		printf("\n");
	}

	printf("最短路径D\n");
	for(v=0; v<G.numVertexes; ++v)  
	{        
		for(w=0; w<G.numVertexes; ++w)    
		{
			printf("%d\t",D[v][w]);
		}
		printf("\n");
	}
	printf("最短路径P\n");
	for(v=0; v<G.numVertexes; ++v)  
	{        
		for(w=0; w<G.numVertexes; ++w)    
		{
			printf("%d ",P[v][w]);
		}
		printf("\n");
	}

	return 0;
}

拓扑排序

#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXEDGE 20
#define MAXVEX 14
#define INFINITY 65535

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

/* 邻接矩阵结构 */
typedef struct
{
	int vexs[MAXVEX];
	int arc[MAXVEX][MAXVEX];
	int numVertexes, numEdges;
}MGraph;

/* 邻接表结构****************** */
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;		/* 用于存储权值，对于非网图可以不需要 */
	struct EdgeNode *next; /* 链域，指向下一个邻接点 */
}EdgeNode;

typedef struct VertexNode /* 顶点表结点 */
{
	int in;	/* 顶点入度 */
	int data; /* 顶点域，存储顶点信息 */
	EdgeNode *firstedge;/* 边表头指针 */
}VertexNode, AdjList[MAXVEX];

typedef struct
{
	AdjList adjList; 
	int numVertexes,numEdges; /* 图中当前顶点数和边数 */
}graphAdjList,*GraphAdjList;
/* **************************** */


void CreateMGraph(MGraph *G)/* 构件图 */
{
	int i, j;
	
	/* printf("请输入边数和顶点数:"); */
	G->numEdges=MAXEDGE;
	G->numVertexes=MAXVEX;

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		G->vexs[i]=i;
	}

	for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)/* 初始化图 */
	{
		for ( j = 0; j < G->numVertexes; j++)
		{
			G->arc[i][j]=0;
		}
	}

	G->arc[0][4]=1;
	G->arc[0][5]=1; 
	G->arc[0][11]=1; 
	G->arc[1][2]=1; 
	G->arc[1][4]=1; 
	G->arc[1][8]=1; 
	G->arc[2][5]=1; 
	G->arc[2][6]=1;
	G->arc[2][9]=1;
	G->arc[3][2]=1; 
	G->arc[3][13]=1;
	G->arc[4][7]=1;
	G->arc[5][8]=1;
	G->arc[5][12]=1; 
	G->arc[6][5]=1; 
	G->arc[8][7]=1;
	G->arc[9][10]=1;
	G->arc[9][11]=1;
	G->arc[10][13]=1;
	G->arc[12][9]=1;

}

/* 利用邻接矩阵构建邻接表 */
void CreateALGraph(MGraph G,GraphAdjList *GL)
{
	int i,j;
	EdgeNode *e;

	*GL = (GraphAdjList)malloc(sizeof(graphAdjList));

	(*GL)->numVertexes=G.numVertexes;
	(*GL)->numEdges=G.numEdges;
	for(i= 0;i <G.numVertexes;i++) /* 读入顶点信息，建立顶点表 */
	{
		(*GL)->adjList[i].in=0;
		(*GL)->adjList[i].data=G.vexs[i];
		(*GL)->adjList[i].firstedge=NULL; 	/* 将边表置为空表 */
	}
	
	for(i=0;i<G.numVertexes;i++) /* 建立边表 */
	{ 
		for(j=0;j<G.numVertexes;j++)
		{
			if (G.arc[i][j]==1)
			{
				e=(EdgeNode *)malloc(sizeof(EdgeNode));
				e->adjvex=j;					/* 邻接序号为j  */                        
				e->next=(*GL)->adjList[i].firstedge;	/* 将当前顶点上的指向的结点指针赋值给e */
				(*GL)->adjList[i].firstedge=e;		/* 将当前顶点的指针指向e  */  
				(*GL)->adjList[j].in++;
				
			}
		}
	}
	
}


/* 拓扑排序，若GL无回路，则输出拓扑排序序列并返回1，若有回路返回0。 */
Status TopologicalSort(GraphAdjList GL)
{    
	EdgeNode *e;    
	int i,k,gettop;   
	int top=0;  /* 用于栈指针下标  */
	int count=0;/* 用于统计输出顶点的个数  */    
	int *stack;	/* 建栈将入度为0的顶点入栈  */   
	stack=(int *)malloc(GL->numVertexes * sizeof(int) );    

	for(i = 0; i<GL->numVertexes; i++)                
		if(0 == GL->adjList[i].in) /* 将入度为0的顶点入栈 */         
			stack[++top]=i;    
	while(top!=0)    
	{        
		gettop=stack[top--];        
		printf("%d -> ",GL->adjList[gettop].data);        
		count++;        /* 输出i号顶点，并计数 */        
		for(e = GL->adjList[gettop].firstedge; e; e = e->next)        
		{            
			k=e->adjvex;            
			if( !(--GL->adjList[k].in) )  /* 将i号顶点的邻接点的入度减1，如果减1后为0，则入栈 */                
				stack[++top]=k;        
		}
	}   
	printf("\n");   
	if(count < GL->numVertexes)        
		return ERROR;    
	else       
		return OK;
}


int main(void)
{    
	MGraph G;  
	GraphAdjList GL; 
	int result;   
	CreateMGraph(&G);
	CreateALGraph(G,&GL);
	result=TopologicalSort(GL);
	printf("result:%d",result);

	return 0;
}