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。

不能接受失败,也意味太想去成功了,从心理学上解释,

C++计算图任意两点间的所有路径

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