六講貫通C++圖的應(yīng)用之二 DFS和BFS
筆者從基本儲(chǔ)存方法、DFS和BFS、無向圖、最小生成樹、最短路徑以及活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(AOV、AOE)六個(gè)方面詳細(xì)介紹C++圖的應(yīng)用。上篇文章我們介紹了基本存儲(chǔ)方法,這篇介紹DFS和BFS。
DFS和BFS
對于非線性的結(jié)構(gòu),遍歷都會(huì)首先成為一個(gè)問題。和二叉樹的遍歷一樣,圖也有深度優(yōu)先搜索(DFS)和廣度優(yōu)先搜索(BFS)兩種。不同的是,圖中每個(gè)頂點(diǎn)沒有了祖先和子孫的關(guān)系,因此,前序、中序、后序不再有意義了。仿照二叉樹的遍歷,很容易就能完成DFS和BFS,只是要注意圖中可能有回路,因此,必須對訪問過的頂點(diǎn)做標(biāo)記。
最基本的有向帶權(quán)網(wǎng)
- #ifndef Graph_H
- #define Graph_H
- #include
- #include
- using namespace std;
- #include "Graphmem.h"
- template <class name, class dist, class mem>
- class Network
- {
- public:
- Network() {}
- Network(dist maxdist) { data.NoEdge = maxdist; }
- ~Network() {}
- bool insertV(name v) { return data.insertV(v); }
- bool insertE(name v1, name v2, dist cost) { return data.insertE(v1, v2, cost); }
- name& getV(int n) { return data.getV(n); }
- int nextV(int m, int n = -1) { return data.nextV(m, n); }
- int vNum() { return data.vNum; }
- int eNum() { return data.eNum; }
- protected:
- bool* visited;
- static void print(name v) { cout << v; }
- private:
- mem data;
- };
- #endif
你可以看到,這是在以mem方式儲(chǔ)存的data上面加了一層外殼。在圖這里,邏輯上分有向、無向,帶權(quán)、不帶權(quán);儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)上有鄰接矩陣和鄰接表。也就是說分開來有8個(gè)類。為了***限度的復(fù)用代碼,繼承關(guān)系就非常復(fù)雜了。但是,多重繼承是件很討厭的事,什么覆蓋啊,還有什么虛擬繼承,我可不想花大量篇幅講語言特性。于是,我將儲(chǔ)存方式作為第三個(gè)模板參數(shù),這樣一來就省得涉及虛擬繼承了,只是這樣一來這個(gè)Network的實(shí)例化就很麻煩了,不過這可以通過typedef或者外殼類來解決,我就不寫了。反正只是為了讓大家明白,真正要用的時(shí)候,***是寫專門的類,比如無向無權(quán)鄰接矩陣圖,不要搞的繼承關(guān)系亂七八糟。
DFS和BFS的實(shí)現(xiàn)
- public:
- void DFS(void(*visit)(name v) = print)
- {
- visited = new bool[vNum()];
- for (int i = 0; i < vNum(); i++) visited[i] = false;
- DFS(0, visit);
- delete []visited;
- }
- protected:
- void DFS(int i, void(*visit)(name v) = print)
- {
- visit(getV(i)); visited[i] = true;
- for (int n = nextV(i); n != -1; n = nextV(i, n))
- if (!visited[n]) DFS(n, visit);
- }
- public:
- void BFS(int i = 0, void(*visit)(name v) = print)//n沒有越界檢查
- {
- visited = new bool[vNum()]; queue<int> a; int n;
- for (n = 0; n < vNum(); n++) visited[n] = false;
- visited[i] = true;
- while (i != -1)//這個(gè)判斷可能是無用的
- {
- visit(getV(i));
- for (n = nextV(i); n != -1; n = nextV(i, n))
- if (!visited[n]) { a.push(n); visited[n] = true; }
- if (a.empty()) break;
- i = a.front(); a.pop();
- }
- delete []visited;
- }
DFS和BFS函數(shù)很難寫得像樹的遍歷方法那么通用,這在后面就會(huì)看到,雖然我們使用了DFS和BFS的思想,但是上面的函數(shù)卻不能直接使用。因?yàn)闃涞男畔⒅饕诠?jié)點(diǎn)上,而圖的邊上還有信息。
測試程序
- #include
- using namespace std;
- #include "Graph.h"
- int main()
- {
- Network<char, int, LinkedList<char, int> > a;
- a.insertV('A'); a.insertV('B');
- a.insertV('C'); a.insertV('D');
- a.insertE('A', 'B', 1); a.insertE('A', 'C', 2);
- a.insertE('B', 'D', 3);
- cout << "DFS: "; a.DFS(); cout << endl;
- cout << "BFS: "; a.BFS(); cout << endl;
- return 0;
- }
老實(shí)說,這個(gè)類用起來真的不是很方便。不過能說明問題就好。
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