#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <queue>

using namespace std;

#define MaxNum 10  //最大顶点数

typedef struct MGraph
{
	char Vertex[MaxNum];			// 储存图的顶点
	int Edge[MaxNum][MaxNum];		//顶点的关系矩阵 1表示相连接，0表示无连接
	int n,e;
} MGraph;

int visited[MaxNum];

//定位顶点Vex的下标位置
int Locate_vex(MGraph* G,char vex)
{
	for(int i=0;i<G->n;++i)
		if(G->Vertex[i]==vex)
			return i;
}

//创建图
void CreateGraph(MGraph * G)
{
	int vex1,vex2;
	int i,j,k;

	printf("\n请输入有向图的顶点名称：");

	for(i=0;i<G->n;++i)
		scanf("\n%c",&G->Vertex[i]);

	// 初始化关系矩阵为 0
	for(i=0;i<G->n;++i)
		for(j=0;j<G->n;++j)
			G->Edge[i][j]=0;

	printf("\n请输入有向图中每条弧的弧尾顶点和弧头顶点名称：\n");

	//建立关系矩阵 如果有弧连接则设为 1
	for(k=1;k<=G->e;++k)
	{
		printf("\n请输入第 %d 条弧的弧尾顶点名称：",k);
		scanf("\n%c",&vex1);
		printf("请输入第 %d 条弧的弧头顶点名称：",k);
		scanf("\n%c",&vex2);

		i=Locate_vex(G,vex1);
		j=Locate_vex(G,vex2);

		if(G->Edge[i][j])
		{
			printf("\n请不要输入重复的弧: < %c,%c > \n",G->Vertex[i],G->Vertex[j]);
			printf("\n程序已停止运行...\n");
			exit(1);
		}
		else
		{
			G->Edge[i][j]=1;
		}
	}
}

//打印图的信息
void PrintGraph(const MGraph * G)
{
	int i,j;

	printf("\n\n有向图有 %d 个顶点：",G->n);
	for(i=0;i<G->n;++i)
		printf(" %c ",G->Vertex[i]);

	printf("\n\n有向图有 %d 条弧：",G->e);
	for(i=0;i<G->n;++i)
		for(j=0;j<G->n;++j)
			if(G->Edge[i][j]==1)
				printf(" < %c,%c > ",G->Vertex[i],G->Vertex[j]);
	printf("\n");
}

//广度优先遍历
void BFS(MGraph* G)
{
	queue<int> que;

	for(int i=0;i< G->n;++i)
		visited[i]=0;

	for(int i=0;i< G->n;++i)
	{
		if(!visited[i])
		{
			printf("%c ",G->Vertex[i]);
			visited[i]=1;
			que.push(i);
		}
		
		while(!que.empty())
		{
			int k=que.front();
			que.pop();

			for(int j=0;j< G->n;++j)
			{
				if(G->Edge[k][j]==1 && !visited[j])
				{
					printf("%c ",G->Vertex[j]);
					visited[j]=1;
					que.push(j);
				}
			}
		}
	}
}


//测试代码
int main()
{
	MGraph G;
	printf("\n有向图的邻接矩阵结构存储.....");

	printf("\n\n请输入有向图的顶点数：");
	scanf("%d",&G.n);

	printf("\n请输入有向图有多少条弧：");
	scanf("%d",&G.e);

	CreateGraph(&G);
	PrintGraph(&G);

	printf("广度优先遍历：\n");
	BFS(&G);
	printf("\n");

	return 0;
}