C++计算图任意两点间的所有路径
基于连通图,邻接矩阵实现的图,非递归实现。
算法思想:
设置两个标志位,①该顶点是否入栈,②与该顶点相邻的顶点是否已经访问。
A 将始点标志位①置1,将其入栈
B 查看栈顶节点V在图中,有没有可以到达、且没有入栈、且没有从这个节点V出发访问过的节点
C 如果有,则将找到的这个节点入栈,这个顶点的标志位①置1,V的对应的此顶点的标志位②置1
D 如果没有,V出栈,并且将与v相邻的全部结点设为未访问,即全部的标志位②置0
E 当栈顶元素为终点时,设置终点没有被访问过,即①置0,打印栈中元素,弹出栈顶节点
F 重复执行B – E,直到栈中元素为空
先举一个例子吧
假设简单连通图如图1所示。假设我们要找出结点3到结点6的所有路径,那么,我们就设结点3为起点,结点6为终点。找到结点3到结点6的所有路径步骤如下:
1、 我们建立一个存储结点的栈结构,将起点3入栈,将结点3标记为入栈状态;
2、 从结点3出发,找到结点3的第一个非入栈没有访问过的邻结点1,将结点1标记为入栈状态,并且将3到1标记为已访问;
3、 从结点1出发,找到结点1的第一个非入栈没有访问过的邻结点0,将结点0标记为入栈状态,并且将1到0标记为已访问;
4、 从结点0出发,找到结点0的第一个非入栈没有访问过的邻结点2,将结点2标记为入栈状态,并且将0到2标记为已访问;
5、 从结点2出发,找到结点2的第一个非入栈没有访问过的邻结点5,将结点5标记为入栈状态,并且将2到5标记为已访问;
6、 从结点5出发,找到结点5的第一个非入栈没有访问过的邻结点6,将结点6标记为入栈状态,并且将5到6标记为已访问;
7、 栈顶结点6是终点,那么,我们就找到了一条起点到终点的路径,输出这条路径;
8、 从栈顶弹出结点6,将6标记为非入栈状态;
9、 现在栈顶结点为5,结点5没有非入栈并且非访问的结点,所以从栈顶将结点5弹出,并且将5到6标记为未访问;
10、 现在栈顶结点为2,结点2的相邻节点5已访问,6满足非入栈,非访问,那么我们将结点6入栈;
11、 现在栈顶为结点6,即找到了第二条路径,输出整个栈,即为第二条路径
12、 重复步骤8-11,就可以找到从起点3到终点6的所有路径;
13、 栈为空,算法结束。
下面讲一下C++代码实现
图类,基于邻接矩阵,不详细的写了 ==
class Graph { private: CArray<DataType,DataType> Vertices; int Edge[MaxVertices][MaxVertices]; int numOfEdges; public: Graph(); ~Graph(); void InsertVertex(DataType Vertex); void InsertEdge(int v1,int v2,int weight); int GetWeight(int i,int j); int GetVertices(); DataType GetValue(int i); };
首先自己写一个简单的“栈类”,由于新增了些方法所以不完全叫栈
template<class T> class Stack { private: int m_size; int m_maxsize; T* data; public: Stack(); ~Stack(); void push(T data); //压栈 T pop(); //出栈,并返回弹出的元素 T peek(); //查看栈顶元素 bool isEmpty(); //判断是否空 int getSize(); //得到栈的中元素个数 T* getPath(); //返回栈中所有元素 }; template<class T> Stack<T>::Stack() { m_size=0; m_maxsize=100; data=new T[m_maxsize]; } template<class T> Stack<T>::~Stack() { delete []data; } template<class T> T Stack<T>::pop() { m_size--; return data[m_size]; } template<class T> void Stack<T>::push(T d) { if (m_size==m_maxsize) { m_maxsize=2*m_maxsize; T* new_data=new T[m_maxsize]; for (int i=0;i<m_size;i++) { new_data[i]=data[i]; } delete []data; data=new_data; } data[m_size]=d; m_size++; } template<class T> T Stack<T>::peek() { return data[m_size-1]; } template<class T> bool Stack<T>::isEmpty() { if (m_size==0) { return TRUE; } else { return FALSE; } } template<class T> T* Stack<T>::getPath() { T* path=new T[m_size]; for (int i=0;i<m_size;i++) { path[i]=data[i]; } return path; } template<class T> int Stack<T>::getSize() { return m_size; }
Vertex类,便于遍历全部的结点
class CVertex { private: int m_num;//保存与该顶点相邻的顶点个数 int *m_nei; //与该顶点相邻的顶点序号 int *m_flag; //与该顶点相邻的顶点是否访问过 bool isin; //该顶点是否入栈 public: CVertex(); void Initialize(int num,int a[]); int getOne(); //得到一个与该顶点相邻的顶点 void resetFlag(); //与该顶点相邻的顶点全被标记为未访问 void setIsin(bool);//标记该顶点是否入栈 bool isIn(); //判断该顶点是否入栈 void Reset();//将isin和所有flag置0 ~CVertex(); };
CVertex::CVertex() { m_num=SIZE; m_nei=new int[m_num]; m_flag=new int[m_num]; isin=false; for (int i=0;i<m_num;i++) { m_flag[i]=0; } } void CVertex::Initialize(int num,int a[]) { m_num=num; for (int i=0;i<m_num;i++) { m_nei[i]=a[i]; } } CVertex::~CVertex() { delete []m_nei; delete []m_flag; } int CVertex::getOne() { int i=0; for (i=0;i<m_num;i++) { if (m_flag[i]==0) //判断是否访问过 { m_flag[i]=1; //表示这个顶点已经被访问,并将其返回 return m_nei[i]; } } return -1; //所有顶点都已访问过则返回-1 } void CVertex::resetFlag() { for (int i=0;i<m_num;i++) { m_flag[i]=0; } } void CVertex::setIsin(bool a) { isin=a; } bool CVertex::isIn() { return isin; } void CVertex::Reset() { for (int i=0;i<m_num;i++) { m_flag[i]=0; } isin=false; }
初始化顶点类
int a[SIZE],num; for ( i=0;i<SIZE;i++) { num=0; for (int j=0;j<SIZE;j++) { if (m_graph.Edge[i][j]!=MaxWeight&&i!=j) { a[num]=j; num++; } } vertex[i].Initialize(num,a);
算法实现(由于是基于MFC实现,所有下边的代码不可以直接使用)
stack.push(selection1); //将起点压栈 vertex[selection1].setIsin(true); //标记为已入栈 int path_num=0; while (!stack.isEmpty()) //判断栈是否空 { int flag=vertex[stack.peek()].getOne(); //得到相邻的顶点 if (flag==-1) //如果相邻顶点全部访问过 { int pop=stack.pop(); //栈弹出一个元素 vertex[pop].resetFlag(); //该顶点相邻的顶点标记为未访问 vertex[pop].setIsin(false); //该顶点标记为未入栈 continue; //取栈顶的相邻节点 } if (vertex[flag].isIn()) //若已经在栈中,取下一个顶点 { continue; } if (stack.getSize()>maxver-1) //判断栈中个数是否超过了用户要求的 ,这里是限制了一条路径节点的最大个数 { int pop=stack.pop(); vertex[pop].resetFlag(); vertex[pop].setIsin(false); continue; } stack.push(flag); //将该顶点入栈 vertex[flag].setIsin(true); //记为已入栈 if (stack.peek()==selection2) //如果栈顶已经为所求,将此路径记录 { int *path=stack.getPath(); //保存路径的代码省略 int pop=stack.pop(); //将其弹出,继续探索 vertex[pop].setIsin(false); //清空入栈的标志位 } }
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持我们。