BFS算法的实现

今天我写了一个BFS(广度优先搜索)算法的程序,在此展示出来。

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <vector>
 4 #include <queue>
 5 using namespace std;  6 
 7 const int max_dist=9999;  8 const int invalid_p=-1;  9 
 10 struct adjNode{  11     int node;  12     struct adjNode *next;  13 };  14 
 15 enum Color{w, g, b};  16 
 17 struct BFS_struct{  18  Color color;  19     int d;  20     int parent;  21 };  22 
 23 /*图的矩阵表示向邻接表表示的转换*/
 24 void matrixToAdjlist(int *matrix, adjNode *adjList, int n){  25     int i, j;  26     adjNode *tempNode;  27     for(i=0; i<n; ++i){  28         adjList[i].node=i;  29         adjList[i].next=NULL;  30 
 31         for(j=n-1; j>=0; j--){  32             if(*(matrix+i*n+j)== 1){  33                 tempNode=(adjNode *)malloc(sizeof(adjNode));  34                 tempNode->next=adjList[i].next;  35                 tempNode->node=j;  36                 adjList[i].next=tempNode;  37  }  38  }  39  }  40 }  41 
 42 /*释放邻接表中分配的空间*/
 43 void freeAdjList(adjNode *adjList, int n){  44     int i;  45     adjNode *tempNode;  46 
 47     for(i=0; i<n; ++i){  48         tempNode=adjList[i].next;  49         while(tempNode != NULL){  50             adjList[i].next=tempNode->next;  51  free(tempNode);  52             tempNode=adjList[i].next;  53  }  54  }  55 
 56  free(adjList);  57 }  58 
 59 /*BFS算法*/
 60 void BFS(adjNode *adjList, BFS_struct *bfsArray, int s, int n){  61     int i, temp1, temp2;  62     adjNode *tempNode;  63     //vector<int> bfsQueue;
 64     queue<int> bfsQueue;  65     for(i=0; i<n; ++i){  66         bfsArray[i].color=w;  67         bfsArray[i].d=max_dist;  68         bfsArray[i].parent=invalid_p;  69  }  70     bfsArray[s].color=g;  71     bfsArray[s].d=0;  72     bfsArray[s].parent=invalid_p;  73 
 74  bfsQueue.push(s);  75     while(!bfsQueue.empty()){  76        temp1=bfsQueue.front();  77  bfsQueue.pop();  78        tempNode=adjList[temp1].next;  79        while(tempNode != NULL){  80            temp2=tempNode->node;  81            if(bfsArray[temp2].color == w){  82                bfsArray[temp2].color=g;  83                bfsArray[temp2].d=bfsArray[temp1].d+1;  84                bfsArray[temp2].parent=temp1;  85  bfsQueue.push(temp2);  86  }  87 
 88            tempNode=tempNode->next;  89  }  90 
 91        bfsArray[temp1].color=b;  92  }  93 
 94 }  95 
 96 /*输出BFS学习之后从源节点s到各个节点的最短路径*/
 97 void print_path(BFS_struct *bfsArray, int s, int u){  98     if(s == u)  99         printf("%d ", s); 100     else if(bfsArray[u].parent == invalid_p) 101         printf("There is no path form %d to %d", s, u); 102     else{ 103  print_path(bfsArray, s, bfsArray[u].parent); 104         printf("%d ", u); 105  } 106 } 107 
108 int main(){ 109     int *matrix; 110     adjNode *adjList, *tempNode; 111     int nodeNum=0, i, j, startpoint=0; 112     BFS_struct *bfsArray; 113 
114     printf("Input node number: "); 115     scanf("%d", &nodeNum); 116 
117     matrix=(int *)malloc(sizeof(int)*nodeNum*nodeNum); 118     adjList=(adjNode *)malloc(sizeof(adjNode)*nodeNum); 119 
120     for(i=0; i<nodeNum; ++i) 121         for(j=0; j<nodeNum; ++j) 122             scanf("%d", matrix+i*nodeNum+j); 123 
124     /*以矩阵形式输出图*/
125     printf("matrix: \n"); 126     for(i=0; i<nodeNum; ++i){ 127         for(j=0; j<nodeNum; ++j) 128             printf("%d ", *(matrix+i*nodeNum+j)); 129         printf("\n"); 130  } 131 
132  matrixToAdjlist(matrix, adjList, nodeNum); 133     /*以邻接表形式输出图*/
134     printf("adjacency list: \n"); 135     for(i=0; i<nodeNum; ++i){ 136         printf("node %d:", adjList[i].node); 137         tempNode=adjList[i].next; 138         while(tempNode != NULL){ 139             printf("->%d", tempNode->node); 140             tempNode=tempNode->next; 141  } 142         printf("\n"); 143  } 144 
145     printf("Please intput startpoint: "); 146     scanf("%d", &startpoint); 147     bfsArray=(BFS_struct *)malloc(sizeof(BFS_struct)*nodeNum); 148  BFS(adjList, bfsArray, startpoint, nodeNum); 149     for(i=0; i<nodeNum; ++i){ 150         printf("path form %d to %d: ", startpoint, i); 151  print_path(bfsArray, startpoint, i); 152         printf("\n"); 153  } 154 
155  free(matrix); 156  free(bfsArray); 157  freeAdjList(adjList, nodeNum); 158     return 0; 159 }

在程序中,我把图的表示方式(邻接矩阵和邻接表)与BFS算法用到的数据结构(主要是BFS_struct)分离开来,没有把BFS_struct写到adjList中,主要是考虑到邻接矩阵和邻接表的通用性。在别的程序中matrixToAdjlist()函数也可使用,但是BFS_struct数据结构就不一定能用得到(例如DFS算法)。其实把图的表示方式和matrixToAdjlist()函数这一部分应该拿出来单独写在一个独立的头文件中,这样每当写关于图的程序时都可以引用该头文件。



 

    原文作者:BFS
    原文地址: https://www.cnblogs.com/wanghetao/archive/2012/05/12/2497087.html
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