dijkstra算法 之 c语言详解-ag真人游戏

2. 邻接表源码(list_udg.c)

/**
 * c: dijkstra算法获取最短路径(邻接表)
 *
 * @author skywang
 * @date 2014/04/24
 */
#include 
#include 
#include 
#include 
#define max         100
#define inf         (~(0x1<<31))        // 最大值(即0x7fffffff)
#define isletter(a) ((((a)>='a')&&((a)<='z')) || (((a)>='a')&&((a)<='z')))
#define length(a)   (sizeof(a)/sizeof(a[0]))
// 邻接表中表对应的链表的顶点
typedef struct _enode
{
    int ivex;                   // 该边的顶点的位置
    int weight;                 // 该边的权
    struct _enode *next_edge;   // 指向下一条弧的指针
}enode, *penode;
// 邻接表中表的顶点
typedef struct _vnode
{
    char data;              // 顶点信息
    enode *first_edge;      // 指向第一条依附该顶点的弧
}vnode;
// 邻接表
typedef struct _lgraph
{
    int vexnum;             // 图的顶点的数目
    int edgnum;             // 图的边的数目
    vnode vexs[max];
}lgraph;
/*
 * 返回ch在matrix矩阵中的位置
 */
static int get_position(lgraph g, char ch)
{
    int i;
    for(i=0; inext_edge)
        p = p->next_edge;
    p->next_edge = node;
}
/*
 * 创建邻接表对应的图(自己输入)
 */
lgraph* create_lgraph()
{
    char c1, c2;
    int v, e;
    int i, p1, p2;
    int weight;
    enode *node1, *node2;
    lgraph* pg;
    // 输入"顶点数"和"边数"
    printf("input vertex number: ");
    scanf("%d", &v);
    printf("input edge number: ");
    scanf("%d", &e);
    if ( v < 1 || e < 1 || (e > (v * (v-1))))
    {
        printf("input error: invalid parameters!\n");
        return null;
    }
    if ((pg=(lgraph*)malloc(sizeof(lgraph))) == null )
        return null;
    memset(pg, 0, sizeof(lgraph));
    // 初始化"顶点数"和"边数"
    pg->vexnum = v;
    pg->edgnum = e;
    // 初始化"邻接表"的顶点
    for(i=0; ivexnum; i  )
    {
        printf("vertex(%d): ", i);
        pg->vexs[i].data = read_char();
        pg->vexs[i].first_edge = null;
    }
    // 初始化"邻接表"的边
    for(i=0; iedgnum; i  )
    {
        // 读取边的起始顶点,结束顶点,权
        printf("edge(%d): ", i);
        c1 = read_char();
        c2 = read_char();
        scanf("%d", &weight);
        p1 = get_position(*pg, c1);
        p2 = get_position(*pg, c2);
        // 初始化node1
        node1 = (enode*)malloc(sizeof(enode));
        node1->ivex = p2;
        node1->weight = weight;
        // 将node1链接到"p1所在链表的末尾"
        if(pg->vexs[p1].first_edge == null)
          pg->vexs[p1].first_edge = node1;
        else
            link_last(pg->vexs[p1].first_edge, node1);
        // 初始化node2
        node2 = (enode*)malloc(sizeof(enode));
        node2->ivex = p1;
        node2->weight = weight;
        // 将node2链接到"p2所在链表的末尾"
        if(pg->vexs[p2].first_edge == null)
            pg->vexs[p2].first_edge = node2;
        else
            link_last(pg->vexs[p2].first_edge, node2);
    }
    return pg;
}
// 边的结构体
typedef struct _edata
{
    char start; // 边的起点
    char end;   // 边的终点
    int weight; // 边的权重
}edata;
// 顶点
static char  gvexs[] = {
  'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g'};
// 边
static edata gedges[] = {
  // 起点 终点 权
    {
  'a', 'b', 12}, 
    {
  'a', 'f', 16}, 
    {
  'a', 'g', 14}, 
    {
  'b', 'c', 10}, 
    {
  'b', 'f',  7}, 
    {
  'c', 'd',  3}, 
    {
  'c', 'e',  5}, 
    {
  'c', 'f',  6}, 
    {
  'd', 'e',  4}, 
    {
  'e', 'f',  2}, 
    {
  'e', 'g',  8}, 
    {
  'f', 'g',  9}, 
};
/*
 * 创建邻接表对应的图(用已提供的数据)
 */
lgraph* create_example_lgraph()
{
    char c1, c2;
    int vlen = length(gvexs);
    int elen = length(gedges);
    int i, p1, p2;
    int weight;
    enode *node1, *node2;
    lgraph* pg;
    if ((pg=(lgraph*)malloc(sizeof(lgraph))) == null )
        return null;
    memset(pg, 0, sizeof(lgraph));
    // 初始化"顶点数"和"边数"
    pg->vexnum = vlen;
    pg->edgnum = elen;
    // 初始化"邻接表"的顶点
    for(i=0; ivexnum; i  )
    {
        pg->vexs[i].data = gvexs[i];
        pg->vexs[i].first_edge = null;
    }
    // 初始化"邻接表"的边
    for(i=0; iedgnum; i  )
    {
        // 读取边的起始顶点,结束顶点,权
        c1 = gedges[i].start;
        c2 = gedges[i].end;
        weight = gedges[i].weight;
        p1 = get_position(*pg, c1);
        p2 = get_position(*pg, c2);
        // 初始化node1
        node1 = (enode*)malloc(sizeof(enode));
        node1->ivex = p2;
        node1->weight = weight;
        // 将node1链接到"p1所在链表的末尾"
        if(pg->vexs[p1].first_edge == null)
            pg->vexs[p1].first_edge = node1;
        else
            link_last(pg->vexs[p1].first_edge, node1);
        // 初始化node2
        node2 = (enode*)malloc(sizeof(enode));
        node2->ivex = p1;
        node2->weight = weight;
        // 将node2链接到"p2所在链表的末尾"
        if(pg->vexs[p2].first_edge == null)
            pg->vexs[p2].first_edge = node2;
        else
            link_last(pg->vexs[p2].first_edge, node2);
    }
    return pg;
}
/*
 * 深度优先搜索遍历图的递归实现
 */
static void dfs(lgraph g, int i, int *visited)
{
    int w;
    enode *node;
    visited[i] = 1;
    printf("%c ", g.vexs[i].data);
    node = g.vexs[i].first_edge;
    while (node != null)
    {
        if (!visited[node->ivex])
            dfs(g, node->ivex, visited);
        node = node->next_edge;
    }
}
/*
 * 深度优先搜索遍历图
 */
void dfstraverse(lgraph g)
{
    int i;
    int visited[max];       // 顶点访问标记
    // 初始化所有顶点都没有被访问
    for (i = 0; i < g.vexnum; i  )
        visited[i] = 0;
    printf("dfs: ");
    for (i = 0; i < g.vexnum; i  )
    {
        if (!visited[i])
            dfs(g, i, visited);
    }
    printf("\n");
}
/*
 * 广度优先搜索（类似于树的层次遍历）
 */
void bfs(lgraph g)
{
    int head = 0;
    int rear = 0;
    int queue[max];     // 辅组队列
    int visited[max];   // 顶点访问标记
    int i, j, k;
    enode *node;
    for (i = 0; i < g.vexnum; i  )
        visited[i] = 0;
    printf("bfs: ");
    for (i = 0; i < g.vexnum; i  )
    {
        if (!visited[i])
        {
            visited[i] = 1;
            printf("%c ", g.vexs[i].data);
            queue[rear  ] = i;  // 入队列
        }
        while (head != rear) 
        {
            j = queue[head  ];  // 出队列
            node = g.vexs[j].first_edge;
            while (node != null)
            {
                k = node->ivex;
                if (!visited[k])
                {
                    visited[k] = 1;
                    printf("%c ", g.vexs[k].data);
                    queue[rear  ] = k;
                }
                node = node->next_edge;
            }
        }
    }
    printf("\n");
}
/*
 * 打印邻接表图
 */
void print_lgraph(lgraph g)
{
    int i,j;
    enode *node;
    printf("list graph:\n");
    for (i = 0; i < g.vexnum; i  )
    {
        printf("%d(%c): ", i, g.vexs[i].data);
        node = g.vexs[i].first_edge;
        while (node != null)
        {
            printf("%d(%c) ", node->ivex, g.vexs[node->ivex].data);
            node = node->next_edge;
        }
        printf("\n");
    }
}
/*
 * 获取g中边的权值；若start和end不是连通的，则返回无穷大。
 */
int get_weight(lgraph g, int start, int end)
{
    enode *node;
    if (start==end)
        return 0;
    node = g.vexs[start].first_edge;
    while (node!=null)
    {
        if (end==node->ivex)
            return node->weight;
        node = node->next_edge;
    }
    return inf;
}
/*
 * prim最小生成树
 *
 * 参数说明：
 *       g -- 邻接表图
 *   start -- 从图中的第start个元素开始，生成最小树
 */
void prim(lgraph g, int start)
{
    int min,i,j,k,m,n,tmp,sum;
    int index=0;         // prim最小树的索引，即prims数组的索引
    char prims[max];     // prim最小树的结果数组
    int weights[max];    // 顶点间边的权值
    // prim最小生成树中第一个数是"图中第start个顶点"，因为是从start开始的。
    prims[index  ] = g.vexs[start].data;
    // 初始化"顶点的权值数组"，
    // 将每个顶点的权值初始化为"第start个顶点"到"该顶点"的权值。
    for (i = 0; i < g.vexnum; i   )
        weights[i] = get_weight(g, start, i);
    for (i = 0; i < g.vexnum; i  )
    {
        // 由于从start开始的，因此不需要再对第start个顶点进行处理。
        if(start == i)
            continue;
        j = 0;
        k = 0;
        min = inf;
        // 在未被加入到最小生成树的顶点中，找出权值最小的顶点。
        while (j < g.vexnum)
        {
            // 若weights[j]=0，意味着"第j个节点已经被排序过"(或者说已经加入了最小生成树中)。
            if (weights[j] != 0 && weights[j] < min)
            {
                min = weights[j];
                k = j;
            }
            j  ;
        }
        // 经过上面的处理后，在未被加入到最小生成树的顶点中，权值最小的顶点是第k个顶点。
        // 将第k个顶点加入到最小生成树的结果数组中
        prims[index  ] = g.vexs[k].data;
        // 将"第k个顶点的权值"标记为0，意味着第k个顶点已经排序过了(或者说已经加入了最小树结果中)。
        weights[k] = 0;
        // 当第k个顶点被加入到最小生成树的结果数组中之后，更新其它顶点的权值。
        for (j = 0 ; j < g.vexnum; j  )
        {
            // 获取第k个顶点到第j个顶点的权值
            tmp = get_weight(g, k, j);
            // 当第j个节点没有被处理，并且需要更新时才被更新。
            if (weights[j] != 0 && tmp < weights[j])
                weights[j] = tmp;
        }
    }
    // 计算最小生成树的权值
    sum = 0;
    for (i = 1; i < index; i  )
    {
        min = inf;
        // 获取prims[i]在g中的位置
        n = get_position(g, prims[i]);
        // 在vexs[0...i]中，找出到j的权值最小的顶点。
        for (j = 0; j < i; j  )
        {
            m = get_position(g, prims[j]);
            tmp = get_weight(g, m, n);
            if (tmp < min)
                min = tmp;
        }
        sum  = min;
    }
    // 打印最小生成树
    printf("prim(%c)=%d: ", g.vexs[start].data, sum);
    for (i = 0; i < index; i  )
        printf("%c ", prims[i]);
    printf("\n");
}
/* 
 * 获取图中的边
 */
edata* get_edges(lgraph g)
{
    int i,j;
    int index=0;
    enode *node;
    edata *edges;
    edges = (edata*)malloc(g.edgnum*sizeof(edata));
    for (i=0; iivex > i)
            {
                edges[index].start  = g.vexs[i].data;           // 起点
                edges[index].end    = g.vexs[node->ivex].data;  // 终点
                edges[index].weight = node->weight;             // 权
                index  ;
            }
            node = node->next_edge;
        }
    }
    return edges;
}
/* 
 * 对边按照权值大小进行排序(由小到大)
 */
void sorted_edges(edata* edges, int elen)
{
    int i,j;
    for (i=0; i edges[j].weight)
            {
                // 交换"第i条边"和"第j条边"
                edata tmp = edges[i];
                edges[i] = edges[j];
                edges[j] = tmp;
            }
        }
    }
}
/*
 * 获取i的终点
 */
int get_end(int vends[], int i)
{
    while (vends[i] != 0)
        i = vends[i];
    return i;
}
/*
 * 克鲁斯卡尔（kruskal)最小生成树
 */
void kruskal(lgraph g)
{
    int i,m,n,p1,p2;
    int length;
    int index = 0;          // rets数组的索引
    int vends[max]={
  0};     // 用于保存"已有最小生成树"中每个顶点在该最小树中的终点。
    edata rets[max];        // 结果数组，保存kruskal最小生成树的边
    edata *edges;           // 图对应的所有边
    // 获取"图中所有的边"
    edges = get_edges(g);
    // 将边按照"权"的大小进行排序(从小到大)
    sorted_edges(edges, g.edgnum);
    for (i=0; i