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  • C++求图任意两点间的所有路径

    基于连通图,邻接矩阵实现的图,非递归实现。

    算法思想:

    设置两个标志位,①该顶点是否入栈,②与该顶点相邻的顶点是否已经访问。

      A 将始点标志位①置1,将其入栈

      B 查看栈顶节点V在图中,有没有可以到达、且没有入栈、且没有从这个节点V出发访问过的节点

      C 如果有,则将找到的这个节点入栈,这个顶点的标志位①置1,V的对应的此顶点的标志位②置1

      D 如果没有,V出栈,并且将与v相邻的全部结点设为未访问,即全部的标志位②置0

      E 当栈顶元素为终点时,设置终点没有被访问过,即①置0,打印栈中元素,弹出栈顶节点

      F 重复执行B – E,直到栈中元素为空

    先举一个例子吧

    假设简单连通图如图1所示。假设我们要找出结点3到结点6的所有路径,那么,我们就设结点3为起点,结点6为终点。找到结点3到结点6的所有路径步骤如下:
    1、 我们建立一个存储结点的栈结构,将起点3入栈,将结点3标记为入栈状态;
    2、 从结点3出发,找到结点3的第一个非入栈没有访问过的邻结点1,将结点1标记为入栈状态,并且将3到1标记为已访问;
    3、 从结点1出发,找到结点1的第一个非入栈没有访问过的邻结点0,将结点0标记为入栈状态,并且将1到0标记为已访问;
    4、 从结点0出发,找到结点0的第一个非入栈没有访问过的邻结点2,将结点2标记为入栈状态,并且将0到2标记为已访问;
    5、 从结点2出发,找到结点2的第一个非入栈没有访问过的邻结点5,将结点5标记为入栈状态,并且将2到5标记为已访问;
    6、 从结点5出发,找到结点5的第一个非入栈没有访问过的邻结点6,将结点6标记为入栈状态,并且将5到6标记为已访问;
    7、 栈顶结点6是终点,那么,我们就找到了一条起点到终点的路径,输出这条路径;
    8、 从栈顶弹出结点6,将6标记为非入栈状态;
    9、 现在栈顶结点为5,结点5没有非入栈并且非访问的结点,所以从栈顶将结点5弹出,并且将5到6标记为未访问;
    10、        现在栈顶结点为2,结点2的相邻节点5已访问,6满足非入栈,非访问,那么我们将结点6入栈;
    11、        现在栈顶为结点6,即找到了第二条路径,输出整个栈,即为第二条路径
    12、        重复步骤8-11,就可以找到从起点3到终点6的所有路径;
    13、        栈为空,算法结束。

    下面讲一下C++代码实现

    图类,基于邻接矩阵,不详细的写了 ==

     1 class Graph  
     2 {  
     3 private:  
     4     CArray<DataType,DataType> Vertices;  
     5     int Edge[MaxVertices][MaxVertices];  
     6     int numOfEdges;  
     7 public:  
     8     Graph();  
     9     ~Graph();  
    10     void InsertVertex(DataType Vertex);  
    11     void InsertEdge(int v1,int v2,int weight);  
    12     int GetWeight(int i,int j);  
    13     int GetVertices();  
    14     DataType GetValue(int i);  
    15 }; 

    首先自己写一个简单的“栈类”,由于新增了些方法所以不完全叫栈

    template<class T>  
    class Stack  
    {  
    private:  
        int m_size;  
        int m_maxsize;  
        T* data;  
    public:  
        Stack();  
        ~Stack();  
        void push(T data);  //压栈  
        T pop(); //出栈,并返回弹出的元素  
        T peek(); //查看栈顶元素  
        bool isEmpty();  //判断是否空  
        int getSize();  //得到栈的中元素个数  
        T* getPath();  //返回栈中所有元素  
    };  
    template<class T>  
    Stack<T>::Stack()  
    {  
        m_size=0;  
        m_maxsize=100;  
        data=new T[m_maxsize];  
    }  
    template<class T>  
    Stack<T>::~Stack()  
    {  
        delete []data;  
    }  
    template<class T>  
    T Stack<T>::pop()  
    {  
        m_size--;  
        return data[m_size];  
    }  
      
    template<class T>  
    void Stack<T>::push(T d)  
    {  
        if (m_size==m_maxsize)  
        {  
            m_maxsize=2*m_maxsize;  
            T* new_data=new T[m_maxsize];  
            for (int i=0;i<m_size;i++)  
            {  
                new_data[i]=data[i];  
            }  
            delete []data;  
            data=new_data;  
        }  
        data[m_size]=d;  
        m_size++;  
    }  
      
    template<class T>  
    T Stack<T>::peek()  
    {  
        return data[m_size-1];  
    }  
      
    template<class T>  
    bool Stack<T>::isEmpty()  
    {  
        if (m_size==0)  
        {  
            return TRUE;  
        }  
        else  
        {  
            return FALSE;  
        }  
    }  
      
    template<class T>  
    T* Stack<T>::getPath()  
    {  
        T* path=new T[m_size];  
        for (int i=0;i<m_size;i++)  
        {  
            path[i]=data[i];  
        }  
        return path;  
    }  
      
    template<class T>  
    int Stack<T>::getSize()  
    {  
        return m_size;  
    }  
    

      Vertex类,便于遍历全部的结点

     1 class CVertex    
     2 {  
     3 private:  
     4     int m_num;//保存与该顶点相邻的顶点个数  
     5     int *m_nei; //与该顶点相邻的顶点序号  
     6     int *m_flag; //与该顶点相邻的顶点是否访问过  
     7     bool isin; //该顶点是否入栈  
     8 public:  
     9     CVertex();  
    10     void Initialize(int num,int a[]);  
    11     int getOne(); //得到一个与该顶点相邻的顶点  
    12     void resetFlag(); //与该顶点相邻的顶点全被标记为未访问  
    13     void setIsin(bool);//标记该顶点是否入栈  
    14     bool isIn();  //判断该顶点是否入栈  
    15     void Reset();//将isin和所有flag置0  
    16     ~CVertex();  
    17   
    18 };  
    CVertex::CVertex()  
    {  
        m_num=SIZE;  
        m_nei=new int[m_num];  
        m_flag=new int[m_num];  
        isin=false;  
        for (int i=0;i<m_num;i++)  
        {  
            m_flag[i]=0;  
        }  
          
    }  
    void CVertex::Initialize(int num,int a[])  
    {  
        m_num=num;  
        for (int i=0;i<m_num;i++)  
        {  
            m_nei[i]=a[i];  
        }  
    }  
    CVertex::~CVertex()  
    {  
        delete []m_nei;  
        delete []m_flag;  
    }  
    int CVertex::getOne()  
    {  
        int i=0;  
        for (i=0;i<m_num;i++)  
        {  
            if (m_flag[i]==0)   //判断是否访问过  
            {  
                m_flag[i]=1;   //表示这个顶点已经被访问,并将其返回  
                return m_nei[i];  
            }  
        }  
        return -1;  //所有顶点都已访问过则返回-1  
    }  
    void CVertex::resetFlag()  
    {  
        for (int i=0;i<m_num;i++)  
        {  
            m_flag[i]=0;  
        }  
    }  
    void CVertex::setIsin(bool a)  
    {  
        isin=a;  
    }  
    bool CVertex::isIn()  
    {  
        return isin;  
    }  
    void CVertex::Reset()  
    {  
        for (int i=0;i<m_num;i++)  
        {  
            m_flag[i]=0;  
        }  
        isin=false;  
    }  
    

      初始化顶点类

    int a[SIZE],num;  
    for ( i=0;i<SIZE;i++)  
    {  
        num=0;  
        for (int j=0;j<SIZE;j++)  
        {  
              
            if (m_graph.Edge[i][j]!=MaxWeight&&i!=j)  
            {  
                a[num]=j;  
                num++;  
            }  
              
        }  
        vertex[i].Initialize(num,a);  
    

      算法实现(由于是基于MFC实现,所有下边的代码不可以直接使用)

    stack.push(selection1); //将起点压栈  
    vertex[selection1].setIsin(true);  //标记为已入栈  
    int path_num=0;  
    while (!stack.isEmpty())  //判断栈是否空  
    {   
          
        int flag=vertex[stack.peek()].getOne();  //得到相邻的顶点  
        if (flag==-1)    //如果相邻顶点全部访问过    
        {  
            int pop=stack.pop(); //栈弹出一个元素  
            vertex[pop].resetFlag();  //该顶点相邻的顶点标记为未访问  
            vertex[pop].setIsin(false); //该顶点标记为未入栈  
            continue; //取栈顶的相邻节点  
        }   
        if (vertex[flag].isIn())  //若已经在栈中,取下一个顶点  
        {  
            continue;  
        }  
        if (stack.getSize()>maxver-1) //判断栈中个数是否超过了用户要求的 ,这里是限制了一条路径节点的最大个数  
        {  
            int pop=stack.pop();  
            vertex[pop].resetFlag();  
            vertex[pop].setIsin(false);  
            continue;  
        }  
        stack.push(flag); //将该顶点入栈  
          
        vertex[flag].setIsin(true);  //记为已入栈  
          
        if (stack.peek()==selection2)   //如果栈顶已经为所求,将此路径记录  
        {  
           int *path=stack.getPath();  
               //保存路径的代码省略  
           int pop=stack.pop(); //将其弹出,继续探索  
               vertex[pop].setIsin(false); //清空入栈的标志位  
        }  
          
    }  
    

      

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