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C++計算圖任意兩點間的所有路徑

2020-05-23 13:47:04
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供稿:網(wǎng)友

基于連通圖,鄰接矩陣實現(xiàn)的圖,非遞歸實現(xiàn)。

算法思想:

設(shè)置兩個標志位,①該頂點是否入棧,②與該頂點相鄰的頂點是否已經(jīng)訪問。

  A 將始點標志位①置1,將其入棧

  B 查看棧頂節(jié)點V在圖中,有沒有可以到達、且沒有入棧、且沒有從這個節(jié)點V出發(fā)訪問過的節(jié)點

  C 如果有,則將找到的這個節(jié)點入棧,這個頂點的標志位①置1,V的對應(yīng)的此頂點的標志位②置1

  D 如果沒有,V出棧,并且將與v相鄰的全部結(jié)點設(shè)為未訪問,即全部的標志位②置0

  E 當棧頂元素為終點時,設(shè)置終點沒有被訪問過,即①置0,打印棧中元素,彈出棧頂節(jié)點

  F 重復執(zhí)行B – E,直到棧中元素為空

先舉一個例子吧

C++,路徑

假設(shè)簡單連通圖如圖1所示。假設(shè)我們要找出結(jié)點3到結(jié)點6的所有路徑,那么,我們就設(shè)結(jié)點3為起點,結(jié)點6為終點。找到結(jié)點3到結(jié)點6的所有路徑步驟如下:
1、 我們建立一個存儲結(jié)點的棧結(jié)構(gòu),將起點3入棧,將結(jié)點3標記為入棧狀態(tài);
2、 從結(jié)點3出發(fā),找到結(jié)點3的第一個非入棧沒有訪問過的鄰結(jié)點1,將結(jié)點1標記為入棧狀態(tài),并且將3到1標記為已訪問;
3、 從結(jié)點1出發(fā),找到結(jié)點1的第一個非入棧沒有訪問過的鄰結(jié)點0,將結(jié)點0標記為入棧狀態(tài),并且將1到0標記為已訪問;
4、 從結(jié)點0出發(fā),找到結(jié)點0的第一個非入棧沒有訪問過的鄰結(jié)點2,將結(jié)點2標記為入棧狀態(tài),并且將0到2標記為已訪問;
5、 從結(jié)點2出發(fā),找到結(jié)點2的第一個非入棧沒有訪問過的鄰結(jié)點5,將結(jié)點5標記為入棧狀態(tài),并且將2到5標記為已訪問;
6、 從結(jié)點5出發(fā),找到結(jié)點5的第一個非入棧沒有訪問過的鄰結(jié)點6,將結(jié)點6標記為入棧狀態(tài),并且將5到6標記為已訪問;
7、 棧頂結(jié)點6是終點,那么,我們就找到了一條起點到終點的路徑,輸出這條路徑;
8、 從棧頂彈出結(jié)點6,將6標記為非入棧狀態(tài);
9、 現(xiàn)在棧頂結(jié)點為5,結(jié)點5沒有非入棧并且非訪問的結(jié)點,所以從棧頂將結(jié)點5彈出,并且將5到6標記為未訪問;
10、        現(xiàn)在棧頂結(jié)點為2,結(jié)點2的相鄰節(jié)點5已訪問,6滿足非入棧,非訪問,那么我們將結(jié)點6入棧;
11、        現(xiàn)在棧頂為結(jié)點6,即找到了第二條路徑,輸出整個棧,即為第二條路徑
12、        重復步驟8-11,就可以找到從起點3到終點6的所有路徑;
13、        棧為空,算法結(jié)束。

下面講一下C++代碼實現(xiàn)

圖類,基于鄰接矩陣,不詳細的寫了 ==

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); };

首先自己寫一個簡單的“棧類”,由于新增了些方法所以不完全叫棧

template<class T> class Stack { private:  int m_size;  int m_maxsize;  T* data; public:  Stack();  ~Stack();  void push(T data); //壓棧  T pop(); //出棧,并返回彈出的元素  T peek(); //查看棧頂元素  bool isEmpty(); //判斷是否空  int getSize(); //得到棧的中元素個數(shù)  T* getPath(); //返回棧中所有元素 }; 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類,便于遍歷全部的結(jié)點

class CVertex { private:  int m_num;//保存與該頂點相鄰的頂點個數(shù)  int *m_nei; //與該頂點相鄰的頂點序號  int *m_flag; //與該頂點相鄰的頂點是否訪問過  bool isin; //該頂點是否入棧 public:  CVertex();  void Initialize(int num,int a[]);  int getOne(); //得到一個與該頂點相鄰的頂點  void resetFlag(); //與該頂點相鄰的頂點全被標記為未訪問  void setIsin(bool);//標記該頂點是否入棧  bool isIn(); //判斷該頂點是否入棧  void Reset();//將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) //判斷是否訪問過   {    m_flag[i]=1; //表示這個頂點已經(jīng)被訪問,并將其返回    return m_nei[i];   }  }  return -1; //所有頂點都已訪問過則返回-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; } 

初始化頂點類

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); 

算法實現(xiàn)(由于是基于MFC實現(xiàn),所有下邊的代碼不可以直接使用)

stack.push(selection1); //將起點壓棧 vertex[selection1].setIsin(true); //標記為已入棧 int path_num=0; while (!stack.isEmpty()) //判斷棧是否空 {    int flag=vertex[stack.peek()].getOne(); //得到相鄰的頂點  if (flag==-1) //如果相鄰頂點全部訪問過  {   int pop=stack.pop(); //棧彈出一個元素   vertex[pop].resetFlag(); //該頂點相鄰的頂點標記為未訪問   vertex[pop].setIsin(false); //該頂點標記為未入棧   continue; //取棧頂?shù)南噜徆?jié)點  }  if (vertex[flag].isIn()) //若已經(jīng)在棧中,取下一個頂點  {   continue;  }  if (stack.getSize()>maxver-1) //判斷棧中個數(shù)是否超過了用戶要求的 ,這里是限制了一條路徑節(jié)點的最大個數(shù)  {   int pop=stack.pop();   vertex[pop].resetFlag();   vertex[pop].setIsin(false);   continue;  }  stack.push(flag); //將該頂點入棧    vertex[flag].setIsin(true); //記為已入棧    if (stack.peek()==selection2) //如果棧頂已經(jīng)為所求,將此路徑記錄  {   int *path=stack.getPath();    //保存路徑的代碼省略   int pop=stack.pop(); //將其彈出,繼續(xù)探索    vertex[pop].setIsin(false); //清空入棧的標志位  }   }

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持VEVB武林網(wǎng)。


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