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数据结构--图

news 来源：原创 2024/5/20 20:59:17

树具有灵活性，并且存在许多不同的树的应用，但是就树本身而言有一定的局限性，树只能表示层次关系，比如父子关系。而其他的比如兄弟关系只能够间接表示。

推广--- 图

图形结构中，数据元素之间的关系是任意的。

一、图的基本概念

二、图的分类

三、图的相关术语

1、顶点的度

无向图：n个顶点找两条，没有方向，

2、路径和路径长度

3.子图

4.图的连通

1）无向图的连通

2）有向图的连通

5.生成树

#不讨论的图：

四、图的存储方法

1、邻接矩阵存储方法

对称矩阵：

一个对称矩阵是指矩阵的主对角线两侧的元素相等。在这个矩阵中，通过观察可以发现对称性质：矩阵的第i行第j列的元素等于第j行第i列的元素。

**无向图的邻接矩阵建图和度数输出（完整代码）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N (100 + 5)
#define INF 0x3f3f3f3f//定义INF为一个十六进制无穷大常量typedef char VexType; //顶点为字符类型
typedef int EdgeType;//邻接矩阵类型为整型typedef struct {int n, m; //n个顶点，m条边VexType vex[N];//一维数组存放所有顶点的数据信息EdgeType edge[N][N];//邻接矩阵(二维数组存放图中所有顶点之间关系的信息)
} adjGraph;//1.邻接矩阵建图
adjGraph createGraph();
//2.输出图的信息（顶点、邻接矩阵）
void print(adjGraph g);
//3.输出图中每个顶点的度数
void printDegree(adjGraph g);int main()
{//1.建图adjGraph g = createGraph();//2.输出图的信息print(g);printDegree(g);return 0;
}adjGraph createGraph()//建图
{adjGraph g;memset(g.edge, 0, sizeof(g.edge));//内存设置函数--创建图的过程中，所有元素初始化为0// g.edge 邻接矩阵//sizeof(g.edge) 数组占用的总字节数scanf("%d%d", &g.n, &g.m);//输入顶点数和边数getchar();//吸收换行符//1.输入n个顶点for (int i = 0; i < g.n; i++) {scanf("%c ", &g.vex[i]);}//2.输入m条边，按照邻接矩阵存图for (int i = 0; i < g.m; i++) {char v1, v2;scanf("\n%c %c", &v1, &v2);//读入当前边的2个顶点int n1 = v1 - 'A', n2 = v2 - 'A';//将顶点字符转换为对应的数组索引。// 假设顶点标签是大写字母'A'、'B'、'C'等，通过将其减去字符'A'的ASCII码值// 可以得到对应的数组索引（0、1、2等）。   g.edge[n1][n2] = g.edge[n2][n1] = 1;//无向图，邻接矩阵对应的n1行n2列和n2n1列都赋值为1(邻接矩阵的对称性）//将对应的邻接矩阵元素设置为1，表示图中对应的顶点之间存在一条边。}return g;
}void print(adjGraph g)
{printf("图有%d个顶点，%d条边\n", g.n, g.m);printf("图的顶点是：");for (int i = 0; i < g.n; i++) {printf("%c ", g.vex[i]);}printf("\n图的邻接矩阵是：\n");for (int i = 0; i < g.n; i++) {for (int j = 0; j < g.n; j++) {printf("%4d", g.edge[i][j]);}printf("\n");}
}void printDegree(adjGraph g)
{printf("图中每个顶点的度数是：");for (int i = 0; i < g.n; i++) {int degree = 0;for (int j = 0; j < g.n; j++) {if (g.edge[i][j] == 1) {degree++;}}printf("%c: %d ", g.vex[i], degree);}printf("\n");
}

输入样例：

**有向图邻接矩阵建图和度数输出（附完整代码）

修改的部分：

将g.edge[n1][n2] = g.edge[n2][n1] = 1; 修改为 g.edge[n1][n2] = 1; 表示从顶点n1指向顶点n2的有向边。
把无向图中的度数输出改成入度和出度输出

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N (100 + 5)
#define INF 0x3f3f3f3f//定义INF为一个十六进制无穷大常量typedef char VexType; //顶点为字符类型
typedef int EdgeType;//邻接矩阵类型为整型typedef struct {int n, m; //n个顶点，m条边VexType vex[N];//一维数组存放所有顶点的数据信息EdgeType edge[N][N];//邻接矩阵(二维数组存放图中所有顶点之间关系的信息)
} adjGraph;//1.邻接矩阵建图
adjGraph createGraph();
//2.输出图的信息（顶点、邻接矩阵）
void print(adjGraph g);
//3.输出图中每个顶点的度数
void printDegree(adjGraph g);int main()
{//1.建图adjGraph g = createGraph();//2.输出图的信息print(g);printDegree(g);return 0;
}adjGraph createGraph()//建图
{adjGraph g;memset(g.edge, 0, sizeof(g.edge));//内存设置函数--创建图的过程中，所有元素初始化为0// g.edge 邻接矩阵//sizeof(g.edge) 数组占用的总字节数scanf("%d%d", &g.n, &g.m);//输入顶点数和边数getchar();//吸收换行符//1.输入n个顶点for (int i = 0; i < g.n; i++) {scanf("%c ", &g.vex[i]);}//2.输入m条边，按照邻接矩阵存图for (int i = 0; i < g.m; i++) {char v1, v2;scanf("\n%c %c", &v1, &v2);//读入当前边的2个顶点int n1 = v1 - 'A', n2 = v2 - 'A';//将顶点字符转换为对应的数组索引。// 假设顶点标签是大写字母'A'、'B'、'C'等，通过将其减去字符'A'的ASCII码值// 可以得到对应的数组索引（0、1、2等）。   g.edge[n1][n2] = 1;//有向图，邻接矩阵对应的n1行n2列赋值为1//将对应的邻接矩阵元素设置为1，表示图中对应的顶点之间存在一条边。}return g;
}void print(adjGraph g)
{printf("图有%d个顶点，%d条边\n", g.n, g.m);printf("图的顶点是：");for (int i = 0; i < g.n; i++) {printf("%c ", g.vex[i]);}printf("\n图的邻接矩阵是：\n");for (int i = 0; i < g.n; i++) {for (int j = 0; j < g.n; j++) {printf("%4d", g.edge[i][j]);}printf("\n");}
}void printDegree(adjGraph g)
{printf("图中每个顶点的入度是：\n");for (int i = 0; i < g.n; i++) {int indegree = 0;for (int j = 0; j < g.n; j++) {if (g.edge[j][i] == 1) {indegree++;}}printf("%c: %d \n", g.vex[i], indegree);}printf("图中每个顶点的出度是：\n");for (int i = 0; i < g.n; i++) {int outdegree = 0;for (int j = 0; j < g.n; j++) {if (g.edge[i][j] == 1) {outdegree++;}}printf("%c: %d \n", g.vex[i], outdegree);}}

测试样例：

有向带权图邻接矩阵建图和度数输出（含完整代码）**

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N (100 + 5)
#define INF 0x3f3f3f3f//定义INF为一个十六进制无穷大常量typedef char VexType; //顶点为字符类型
typedef int EdgeType;//邻接矩阵类型为整型typedef struct {int n, m; //n个顶点，m条边VexType vex[N];//一维数组存放所有顶点的数据信息EdgeType edge[N][N];//邻接矩阵(二维数组存放图中所有顶点之间关系的信息)
} adjGraph;//1.邻接矩阵建图
adjGraph createGraph();
//2.输出图的信息（顶点、邻接矩阵）
void print(adjGraph g);
//3.输出图中每个顶点的度数
void printDegree(adjGraph g);int main()
{//1.建图adjGraph g = createGraph();//2.输出图的信息print(g);printDegree(g);return 0;
}adjGraph createGraph()//建图
{adjGraph g;memset(g.edge, 0, sizeof(g.edge));//内存设置函数--创建图的过程中，所有元素初始化为0// g.edge 邻接矩阵//sizeof(g.edge) 数组占用的总字节数scanf("%d%d", &g.n, &g.m);//输入顶点数和边数getchar();//吸收换行符//1.输入n个顶点for (int i = 0; i < g.n; i++) {scanf("%c ", &g.vex[i]);}//2.输入m条边，按照邻接矩阵存图 // 将邻接矩阵初始化为INFfor (int i = 0; i < g.m; i++) {for (int j = 0; j < g.m; j++) {g.edge[i][j] = INF;}}for (int i = 0; i < g.m; i++) {char v1, v2;int weight;scanf("\n%c %d %c", &v1, &weight, &v2);//读入当前边的2个顶点int n1 = v1 - 'A', n2 = v2 - 'A';//将顶点字符转换为对应的数组索引。// 假设顶点标签是大写字母'A'、'B'、'C'等，通过将其减去字符'A'的ASCII码值// 可以得到对应的数组索引（0、1、2等）。if (n1 == n2) {g.edge[n1][n2] = 0;}else {g.edge[n1][n2] = weight;g.edge[n2][n1] = INF; // 反方向的边权值设置为INF}}return g;
}void print(adjGraph g)
{printf("图有%d个顶点，%d条边\n", g.n, g.m);printf("图的顶点是：");for (int i = 0; i < g.n; i++) {printf("%c ", g.vex[i]);}printf("\n图的邻接矩阵是：\n");for (int i = 0; i < g.n; i++) {for (int j = 0; j < g.n; j++) {if (i == j) printf("0 ");else if (g.edge[i][j] == INF){printf("INF ");}else  {printf("%-4d", g.edge[i][j]);}}printf("\n");}
}void printDegree(adjGraph g)
{printf("图中每个顶点的入度是：\n");for (int i = 0; i < g.n; i++) {int indegree = 0;for (int j = 0; j < g.n; j++) {if (g.edge[j][i] != 0 && g.edge[j][i] != INF) {indegree++;}}printf("%c: %d \n", g.vex[i], indegree);}printf("图中每个顶点的出度是：\n");for (int i = 0; i < g.n; i++) {int outdegree = 0;for (int j = 0; j < g.n; j++) {if (g.edge[i][j] != 0&& g.edge[i][j] != INF) {outdegree++;}}printf("%c: %d \n", g.vex[i], outdegree);}}

样例：