第13周上机实践项目 - 算法验证(4)Floyd算法验证
2015-11-27 08:11
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问题及代码:
测试函数:main.cpp,完成相关的测试工作;
/* *Copyright(c)2015,烟台大学计算机与控制工程学院 *All rights reserved. *文件名称:test.cpp *作者:颜肖璇 *完成日期:2015年11月27日 *版本号:v1.0 /* *问题描述: *输入描述: *程序输出: */ #include <stdio.h> #include <malloc.h> #include "graph.h" #define MaxSize 100 void Ppath(int path[][MAXV],int i,int j) //前向递归查找路径上的顶点 { int k; k=path[i][j]; if (k==-1) return; //找到了起点则返回 Ppath(path,i,k); //找顶点i的前一个顶点k printf("%d,",k); Ppath(path,k,j); //找顶点k的前一个顶点j } void Dispath(int A[][MAXV],int path[][MAXV],int n) { int i,j; for (i=0; i<n; i++) for (j=0; j<n; j++) { if (A[i][j]==INF) { if (i!=j) printf("从%d到%d没有路径\n",i,j); } else { printf(" 从%d到%d=>路径长度:%d 路径:",i,j,A[i][j]); printf("%d,",i); //输出路径上的起点 Ppath(path,i,j); //输出路径上的中间点 printf("%d\n",j); //输出路径上的终点 } } } void Floyd(MGraph g) { int A[MAXV][MAXV],path[MAXV][MAXV]; int i,j,k; for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) { A[i][j]=g.edges[i][j]; path[i][j]=-1; } for (k=0; k<g.n; k++) { for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) if (A[i][j]>A[i][k]+A[k][j]) { A[i][j]=A[i][k]+A[k][j]; path[i][j]=k; } } Dispath(A,path,g.n); //输出最短路径 } int main() { MGraph g; int A[4][4]= { {0, 5,INF,7}, {INF,0, 4,2}, {3, 3, 0,2}, {INF,INF,1,0} }; ArrayToMat(A[0], 4, g); Floyd(g); return 0; }
头文件:graph.h,包含定义图数据结构的代码、宏定义、要实现算法的函数的声明;
#ifndef GRAPH_H_INCLUDED #define GRAPH_H_INCLUDED #define MAXV 100 //最大顶点个数 #define INF 32767 //INF表示∞ typedef int InfoType; //以下定义邻接矩阵类型 typedef struct { int no; //顶点编号 InfoType info; //顶点其他信息,在此存放带权图权值 } VertexType; //顶点类型 typedef struct //图的定义 { int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵 int n,e; //顶点数,弧数 VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息 } MGraph; //图的邻接矩阵类型 //以下定义邻接表类型 typedef struct ANode //弧的结点结构类型 { int adjvex; //该弧的终点位置 struct ANode *nextarc; //指向下一条弧的指针 InfoType info; //该弧的相关信息,这里用于存放权值 } ArcNode; typedef int Vertex; typedef struct Vnode //邻接表头结点的类型 { Vertex data; //顶点信息 int count; //存放顶点入度,只在拓扑排序中用 ArcNode *firstarc; //指向第一条弧 } VNode; typedef VNode AdjList[MAXV]; //AdjList是邻接表类型 typedef struct { AdjList adjlist; //邻接表 int n,e; //图中顶点数n和边数e } ALGraph; //图的邻接表类型 //功能:由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组,构造出用邻接矩阵存储的图 //参数:Arr - 数组名,由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数,在此将参数Arr声明为一维数组名(指向int的指针) // n - 矩阵的阶数 // g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构 void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g); //用普通数组构造图的邻接矩阵 void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&); //用普通数组构造图的邻接表 void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G);//将邻接矩阵g转换成邻接表G void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g);//将邻接表G转换成邻接矩阵g void DispMat(MGraph g);//输出邻接矩阵g void DispAdj(ALGraph *G);//输出邻接表G #endif // GRAPH_H_INCLUDED
源文件:graph.cpp,包含实现各种算法的函数的定义;
#include <stdio.h> #include <malloc.h> #include "graph.h" //功能:由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组,构造出用邻接矩阵存储的图 //参数:Arr - 数组名,由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数,在此将参数Arr声明为一维数组名(指向int的指针) // n - 矩阵的阶数 // g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构 void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g) { int i,j,count=0; //count用于统计边数,即矩阵中非0元素个数 g.n=n; for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) { g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组,Arr[i*n+j]即是Arr[i][j],计算存储位置的功夫在此应用 if(g.edges[i][j]!=0) count++; } g.e=count; } void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&G) { int i,j,count=0; //count用于统计边数,即矩阵中非0元素个数 ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); G->n=n; for (i=0; i<n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=n-1; j>=0; j--) if (Arr[i*n+j]!=0) //存在一条边,将Arr看作n×n的二维数组,Arr[i*n+j]即是Arr[i][j] { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=Arr[i*n+j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->e=count; } void MatToList(MGraph g, ALGraph *&G) //将邻接矩阵g转换成邻接表G { int i,j; ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); for (i=0; i<g.n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<g.n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=g.n-1; j>=0; j--) if (g.edges[i][j]!=0) //存在一条边 { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=g.edges[i][j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->n=g.n; G->e=g.e; } void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g) //将邻接表G转换成邻接矩阵g { int i,j; ArcNode *p; g.n=G->n; //根据一楼同学“举报”改的。g.n未赋值,下面的初始化不起作用 g.e=G->e; for (i=0; i<g.n; i++) //先初始化邻接矩阵 for (j=0; j<g.n; j++) g.edges[i][j]=0; for (i=0; i<G->n; i++) //根据邻接表,为邻接矩阵赋值 { p=G->adjlist[i].firstarc; while (p!=NULL) { g.edges[i][p->adjvex]=p->info; p=p->nextarc; } } } void DispMat(MGraph g) //输出邻接矩阵g { int i,j; for (i=0; i<g.n; i++) { for (j=0; j<g.n; j++) if (g.edges[i][j]==INF) printf("%3s","∞"); else printf("%3d",g.edges[i][j]); printf("\n"); } } void DispAdj(ALGraph *G) //输出邻接表G { int i; ArcNode *p; for (i=0; i<G->n; i++) { p=G->adjlist[i].firstarc; printf("%3d: ",i); while (p!=NULL) { printf("-->%d/%d ",p->adjvex,p->info); p=p->nextarc; } printf("\n"); } }
测试用例:
运行结果:
知识点总结:
每对顶点之间的最短路径。
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