头歌实训数据结构与算法-图的遍历(第1关:邻接矩阵存储图的深度优先遍历)
本关任务:请你实现 dfs.cpp 里的void DFS( MatGraph* G, VertexType V)函数。约定:顶点编号小的先输出。
任务描述
本关任务:请你实现 dfs.cpp 里的void DFS( MatGraph* G, VertexType V)函数。 约定:顶点编号小的先输出。
相关知识
为了完成本关任务,你需要掌握:1.如何使用邻接矩阵存储图,2.如何遍历图。
邻接矩阵存储图
一个包含6个顶点的无向图如图所示。
图1 一个包含6个顶点的无向图
图 2 给出了对图 1 的无向图的存储结构图:每个顶点的名称由一个整数描述,顶点的相邻关系保存在邻接矩阵中,矩阵中值为 1 表示i号顶点到j号顶点有边,为 0 表示无边。
图2 图1的无向图的邻接矩阵
图的邻接矩阵定义如下:
typedef struct //图的定义
{
int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵
int n, e; //顶点数, 边数
VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息
} MatGraph;
给定指向该结构的指针G,就可以对图进行操作。
图的遍历
所谓图的遍历(graph traversal),也称为搜索(search),就是从图中某个顶点出发,沿着一些边访遍图中所有的顶点,且使每个顶点仅被访问一次。遍历可以采取两种方法进行:深度优先搜索(DFS,depth first search)和广度优先搜索(BFS,breadth first search)。
深度优先遍历过程:
(1)从图中某个初始顶点v出发, 首先访问初始顶点v。
(2)选择一个与顶点v相邻且没被访问过的顶点w, 再从w出发进行深度优先搜索, 直到图中与当前顶点v邻接的所有顶点都被访问过为止。
算法设计思路:
深度优先遍历的过程体现出后进先出的特点:用栈或递归方式实现。
如何确定一个顶点是否访问过? 设置一个visited[] 全局数组, visited[i]=0表示顶点i没有访问; visited[i]=1表示顶点i已经访问过。
如果用邻接矩阵存储图(设顶点个数为 n),则 DFS 算法实现的伪代码如下:
DFS(图G, 顶点 i ) //从顶点 i 进行深度优先搜索
{
visited[ i ] = 1; //将顶点 i 的访问标志置为 1
for( j=0; j<n; j++ ) //对其他所有顶点 j
{
//j 是 i 的邻接顶点,且顶点 j 没有访问过
if( edges[i][j]==1 && !visited[j] )
{
//递归搜索前的准备工作需要在这里写代码
DFS( j ); //从顶点 j 出发进行 DFS 搜索
//以下是 DFS 的回退位置,在很多应用中需要在这里写代码
}
}
}
对图1运行该算法的结果(从顶点5出发): 5 0 1 3 2 4。
编程要求
请你在右侧的代码窗口中实现dfs.cpp里的void DFS( MatGraph* G, VertexType V)函数。 注意遵守约定:顶点编号小的先输出。
测试说明
本关的测试过程如下:
1.平台编译 step1/dfs.cpp ;
2.平台运行该可执行文件,并以标准输入方式提供测试输入;
3.平台获取该可执行文件的输出,然后将其与预期输出对比,如果一致则测试通过;否则测试失败。
输入输出格式说明:输入格式:
输入V,开始遍历的起始顶点编号。输出格式:
输出对图进行深度优先遍历的顶点序列,每个顶点编号前面有一个空格。以下是平台对 step1/dfs.cpp 的测试样例:
样例输入:
测试输入:5
样例输出:
预期输出:DFS from 5: 5 1 3 0 2 4 6
测试代码:
#include "dfs.h"
/*
* 从顶点V出发进行深度优先搜索。
* 函数DFS应从编号为V的顶点出发递归地深度优先遍历图,
* 遍历访问邻接点时,要求按序号递增的顺序。
* 题目保证V是图中的合法顶点。
* 参数G为邻接矩阵存储的图的表示。
*/
void DFS( MatGraph* G, VertexType V)
{
/**
* 请在下面的begin..end间编写程序代码,
* 勿修改begin..end之外的代码。
*/
/*******************begin*******************/
/*******************end********************/
}
int main()
{
MatGraph* G;
VertexType V;
G = CreateGraph();
scanf("%d", &V);
printf("DFS from %d:", V);
DFS(G, V);
return 0;
}
补充代码:
#include "dfs.h"
/*
* 从顶点V出发进行深度优先搜索。
* 函数DFS应从编号为V的顶点出发递归地深度优先遍历图,
* 遍历访问邻接点时,要求按序号递增的顺序。
* 题目保证V是图中的合法顶点。
* 参数G为邻接矩阵存储的图的表示。
*/
void DFS( MatGraph* G, VertexType V)
{
/**
* 请在下面的begin..end间编写程序代码,
* 勿修改begin..end之外的代码。
*/
/*******************begin*******************/
visited[V]=1;
printf(" %d",V);
for(int j=0;j<G->n;j++)
{
if(G->edges[V][j]==1&&visited[j]==0)
{
DFS(G,j);
}
}
/*******************end********************/
}
int main()
{
MatGraph* G;
VertexType V;
G = CreateGraph();
scanf("%d", &V);
printf("DFS from %d:", V);
DFS(G, V);
return 0;
}

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