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資料結構實踐專案——圖的基本運算及遍歷操作

本文是針對[資料結構基礎系列(7):圖]中第1-9課時的實踐專案。
0701 圖結構導學
0702 圖的定義
0703 圖的基本術語
0704 圖的鄰接矩陣儲存結構及演算法
0705 圖的鄰接表儲存結構及演算法
0706 圖的遍歷
0707 非連通圖的遍歷
0708 DFS的應用
0709 BFS的應用

【專案1 - 圖基本演算法庫】

定義圖的鄰接矩陣和鄰接表儲存結構,實現其基本運算,並完成測試。
要求:
1、標頭檔案graph.h中定義相關的資料結構並宣告用於完成基本運算的函式。對應基本運算的函式包括:

void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g); //用普通陣列構造圖的鄰接矩陣
void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&); //用普通陣列構造圖的鄰接表 void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G);//將鄰接矩陣g轉換成鄰接表G void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g);//將鄰接表G轉換成鄰接矩陣g void DispMat(MGraph g);//輸出鄰接矩陣g void DispAdj(ALGraph *G);//輸出鄰接表G

2、在graph.cpp中實現這些函式
3、用main.cpp中的main函式中完成測試。
[參考解答]

【專案2 - 操作用鄰接表儲存的圖】

  假設圖G採用鄰接表儲存,分別設計實現以下要求的演算法:
  (1)輸出出圖G中每個頂點的出度;
  (2)求出圖G中出度最大的一個頂點,輸出該頂點編號;
  (3)計算圖G中出度為0的頂點數;
  (4)判斷圖G中是否存在邊<i,j>
  利用下圖作為測試用圖,輸出結果。

  這裡寫圖片描述
  提示:(1)分別設計函式實現演算法;(2)不要全部實現完再測試,而是實現一個,測試一個;(3)請利用圖演算法庫;(4)若將本專案中圖G的儲存結構改為鄰接矩陣,相關操作又如何實現?
參考解答

【專案3 - 圖遍歷演算法實現】

  實現圖遍歷演算法,分別輸出如下圖結構的深度優先(DFS)遍歷序列和廣度優先遍歷(BFS)序列。
這裡寫圖片描述


  請利用圖演算法庫
  [參考解答]

【專案4 - 利用遍歷思想求解圖問題】

  假設圖G採用鄰接表儲存,分別設計實現以下要求的演算法,要求用區別於示例中的圖進行多次測試,通過觀察輸出值,掌握相關問題的處理方法。
  (1)設計一個演算法,判斷頂點u到v是否有簡單路徑
  (2)設計一個演算法輸出圖G中從頂點u到v的一條簡單路徑(設計測試圖時,保證圖G中從頂點u到v至少有一條簡單路徑)。
  (3)輸出從頂點u到v的所有簡單路徑。
  (4)輸出圖G中從頂點u到v的長度為s的所有簡單路徑。
  (5)求圖中通過某頂點k的所有簡單迴路(若存在)
  [1-5參考解答]
  (6)求不帶權連通圖G中從頂點u到頂點v的一條最短路徑。
  (7)求不帶權連通圖G中,距離頂點v最遠的頂點k
  [6-7參考解答]

【專案5 - 迷宮問題之圖深度優先遍歷解法】

  設計一個程式,採用深度優先遍歷演算法的思路,解決迷宮問題。
  (1)建立迷宮對應的圖資料結構,並建立其鄰接表表示。
  (2)採用深度優先遍歷的思路設計演算法,輸出從入口(1,1)點到出口(M,N)的所有迷宮路徑。
  [參考解答]

紙上談兵:“知原理”檢驗題目

[參考解答]
1、設圖的鄰接矩陣為這裡寫圖片描述,則該圖為__
A. 有向圖
B. 無向圖
C. 強連通圖
D. 完全圖
2、已知一個圖,如圖1所示,則從頂點a出發按深度優先遍歷則可以得到的一種頂點序列為__
A. a,b,e,c,d,f
B. a,c,f,e,b,d
C. a,e,b,c,f,d
D. a,e,d,f,c,b
這裡寫圖片描述(圖1)
3、畫出圖1的鄰接矩陣和鄰接表儲存的示意圖。

4、已知圖的鄰接矩陣如圖2所示,則從頂點0出發,按深度優先遍歷的頂點序列是_
這裡寫圖片描述(圖2)
A. 0 2 4 3 1 5 6
B. 0 1 3 5 6 4 2
C. 0 4 2 3 1 6 5
D. 0 1 3 4 2 5 6

5、已知圖的鄰接矩陣如圖2,根據演算法,則從頂點0出發,按廣度優先遍歷的結點序列是_
A 0 2 4 3 1 6 5
B. 0 1 3 5 6 4 2
C. 0 1 2 3 4 6 5
D. 0 1 2 3 4 5 6

6、已知圖的鄰接表如圖3所示,根據演算法,則從頂點0出發按深度優先遍歷的結點序列是_
這裡寫圖片描述(圖3)
A. 0 1 3 2
B. 0 2 3 1
C. 0 3 2 1
D. 0 1 2 3

7、已知圖的鄰接表如圖3所示,根據演算法,則從頂點0出發按廣度優先遍歷的結點序列是_
A. 0 3 2 1
B. 0 1 2 3
C. 0 1 3 2
D. 0 3 1 2