DFS算法的實現

#graph.h頭文件

#ifndef GRAPH_H
#define GRAPH_H

struct adjNode{
    int node;
    struct adjNode *next;
};


/*圖的矩陣表示向鄰接表表示的轉換*/
void matrixToAdjlist(int *matrix, adjNode *adjList, int n){
    int i, j;
    adjNode *tempNode;
    for(i=0; i<n; ++i){
        adjList[i].node=i;
        adjList[i].next=NULL;

        for(j=n-1; j>=0; j--){
            if(*(matrix+i*n+j)== 1){
                tempNode=(adjNode *)malloc(sizeof(adjNode));
                tempNode->next=adjList[i].next;
                tempNode->node=j;
                adjList[i].next=tempNode;
            }
        }
    }
}

/*釋放鄰接表中分配的空間*/
void freeAdjList(adjNode *adjList, int n){
    int i;
    adjNode *tempNode;

    for(i=0; i<n; ++i){
        tempNode=adjList[i].next;
        while(tempNode != NULL){
            adjList[i].next=tempNode->next;
            free(tempNode);
            tempNode=adjList[i].next;
        }
    }

    free(adjList);
}

#endif // GRAPH_H

 

main.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <vector>
#include "graph.h"
using namespace std;

const int invalid_p=-1;
int gtm=0;
enum Color{w, g, b};

struct DFS_struct{
    Color color;
    int parent;
    int dtime, ftime;  //節點的發現時間和鄰接表掃描完成時間
};

void DFS_visit(adjNode *adjList, DFS_struct *dfsArray, int u){
    int v;
    adjNode *tempNode;

    dfsArray[u].color=g;
    gtm += 1;
    dfsArray[u].dtime=gtm;

    tempNode=adjList[u].next;
    while(tempNode != NULL){
        v=tempNode->node;
        if(dfsArray[v].color == w){
           dfsArray[v].parent=u;
           DFS_visit(adjList, dfsArray, v);
        }

        tempNode=tempNode->next;
    }

    dfsArray[u].color=b;
    gtm += 1;
    dfsArray[u].ftime=gtm;
}

void DFS(adjNode *adjList, DFS_struct *dfsArray, int n, vector<int> &forestRoots){
    int i;
    for(i=0; i<n; ++i){
        dfsArray[i].color=w;
        dfsArray[i].parent=invalid_p;
        dfsArray[i].dtime=0;
        dfsArray[i].ftime=0;
    }

    gtm=0;
    for(i=0; i<n; ++i)
        if(dfsArray[i].color == w){
            DFS_visit(adjList, dfsArray, i);    //每次調用都會生成一棵深度優先搜索樹，最終生成深度優先搜索森林
            forestRoots.push_back(i);
    }
}

int main(){
    int *matrix;
    adjNode *adjList, *tempNode;
    int nodeNum=0, i, j;
    DFS_struct *dfsArray;
    vector<int> forestRoots;        //forestRoots中保存每棵深度優先搜索樹的樹根節點編號

    printf("Input node number: ");
    scanf("%d", &nodeNum);

    matrix=(int *)malloc(sizeof(int)*nodeNum*nodeNum);
    adjList=(adjNode *)malloc(sizeof(adjNode)*nodeNum);

    for(i=0; i<nodeNum; ++i)
        for(j=0; j<nodeNum; ++j)
            scanf("%d", matrix+i*nodeNum+j);

    /*以矩陣形式輸出圖*/
    printf("matrix: \n");
    for(i=0; i<nodeNum; ++i){
        for(j=0; j<nodeNum; ++j)
            printf("%d ", *(matrix+i*nodeNum+j));
        printf("\n");
    }

    matrixToAdjlist(matrix, adjList, nodeNum);
    /*以鄰接表形式輸出圖*/
    printf("adjacency list: \n");
    for(i=0; i<nodeNum; ++i){
        printf("node %d:", adjList[i].node);
        tempNode=adjList[i].next;
        while(tempNode != NULL){
            printf("->%d", tempNode->node);
            tempNode=tempNode->next;
        }
        printf("\n");
    }

    dfsArray=(DFS_struct *)malloc(sizeof(DFS_struct)*nodeNum);
    DFS(adjList, dfsArray, nodeNum, forestRoots);

    /*在這里深度優先搜索森林已經建立，可以進行別的操作*/
    printf("DFS learning completed\n");
    printf("forest roots:");
    for(i=0; i<forestRoots.size(); ++i)
        printf("%d ", forestRoots[i]);
    printf("\n");


    free(matrix);
    free(dfsArray);
    freeAdjList(adjList, nodeNum);
    return 0;
}