广度优先搜索遍历(无向图)

全局变量

int visited[MAXVEX] = { 0 };/*访问标志数组*/

BFSTraverse函数

/***************************************************
* Name: BFSTraverse
* Call: BFS
* Called By: main
* Parameter: G 邻接表
* Description: 遍历图G的所有连通子图
****************************************************/
void BFSTraverse(ALGraph* G)
{
    int i = 1;
    for (i = 1; i <= G->vexnum; i++)
    {
        if (visited[i] == 0)
        {
            BFS(G, i);
        }
    }
}

BFS函数

/******************************************************
* Name: BFS
* Call: InitLQueue, InLQueue, OutLQueue, FristAdjvex,
*　　　　NextAdjvex
* Called By: BFSTraverse
* Parameter: G 邻接表, v0 初始顶点
* Description: 遍历图G中一个以顶点v0开始的连通子图
*******************************************************/
void BFS(ALGraph* G, int v0)
{
    int v = 0;/*保存在队列中的顶点信息*/
    int adjvex = 0;/*邻接顶点*/
    LQueue* Q = (LQueue*)calloc(1, sizeof(LQueue));/*队列指针*/
    ArcNode* P = NULL;

    printf("%c", G->vex[v0].vexdata);
    visited[v0] = 1;
    InitLQueue(Q);
    InLQueue(Q, v0);
    /*当队列非空*/
    while (Q->front != Q->rear)
    {
        OutLQueue(Q, &v);
        adjvex = FristAdjvex(G, v);
        /*当邻接顶点adjvex存在，即不为0*/
        while (adjvex)
        {
            /*当邻接顶点adjvex未访问过*/
            if (visited[adjvex] == 0)
            {
                printf("%c", G->vex[adjvex].vexdata);
                visited[adjvex] = 1;
                InLQueue(Q, adjvex);
            }
            adjvex = NextAdjvex(G, v, adjvex);
        }
    }
}

FristAdjvex函数

/***************************************************
* Name: FristAdjvex
* Called By: BFS
* Parameter: G 邻接表, v0 顶点
* return: 若vex顶点的首个邻接顶点存在，则返回这个邻接顶点在
*         顶点表中的下标；否则返回0
****************************************************/
int FristAdjvex(ALGraph* G, int v0)
{
    if (G->vex[v0].head)
    {
        return G->vex[v0].head->adjvex;
    }
    return 0;
}

NextAdjvex函数

/***************************************************
* Name: NextAdjvex
* Called By: BFS
* Parameter: G 邻接表, v0 顶点, adjvex 邻接顶点
* return: 查找与顶点vex邻接的adjvex顶点的下一个与顶点vex
*         邻接的顶点，返回其在顶点表中的位置下标，若下一邻接
*         顶点不存在，则返回0
****************************************************/
int NextAdjvex(ALGraph* G, int v0, int adjvex)
{
    ArcNode* P = G->vex[v0].head;
    /*定位到顶点v0的邻接顶点adjvex*/
    while (P && P->adjvex != adjvex)
    {
        P = P->next;
    }
    /*当v0的下一邻接顶点存在时*/
    if (P && P->next)
    {
        return P->next->adjvex;
    }
    return 0;
}

源代码

/************************************************************
* Name: 广度优先搜索遍历(无向图)
* Date: 2022.01.23
* Author: 吕辉
* Description: 广度优先搜索(Breadth Frist Search)类似树的按层次遍
*              历；代码采用邻接表来存储无向图，使用链式队列来保存顶点，
*              通过全局变量visited数组来标记顶点是否已被遍历
*************************************************************/
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAXVEX 20
/*邻接表的抽象数据结构*/
typedef struct ArcNode
{
    int adjvex;
    struct ArcNode* next;
}ArcNode;/*边表*/

typedef struct VexNode
{
    char vexdata;
    ArcNode* head;
}VexNode;/*顶点表*/

typedef struct
{
    int vexnum;/*顶点数*/
    int arcnum;/*弧数*/
    VexNode vex[MAXVEX];
}ALGraph;/*邻接表*/

/*链队列的抽象数据结构*/
typedef struct QNode
{
    int data;
    struct QNode* next;
}QNode;/*队列结点*/

typedef struct
{
    QNode* front;
    QNode* rear;
}LQueue;/*链队列*/

int visited[MAXVEX] = { 0 };/*访问标志数组*/

/*队列相关函数*/
void InitLQueue(LQueue* Q);
void InLQueue(LQueue* Q, int data);
void OutLQueue(LQueue* Q, int* data);
/*邻接表相关函数*/
void CreateGraph(ALGraph* G);
int LocateVex(ALGraph* G, char vex);
/*深度优先遍历相关函数*/
void BFS(ALGraph* G, int v0);
int FristAdjvex(ALGraph* G, int v0);
int NextAdjvex(ALGraph* G, int v0, int adjvex);
void BFSTraverse(ALGraph* G);

int main(void)
{
    ALGraph G;
    CreateGraph(&G);
    BFSTraverse(&G);
    system("pause");
    return 0;
}
/***************************************************
* Name: InitLQueue
* Called By: BFS
* Parameter: Q 链队列
* Description: 初始化队列
****************************************************/
void InitLQueue(LQueue* Q)
{
    QNode* P = (QNode*)calloc(1, sizeof(QNode));
    Q->front = P;
    Q->rear = P;
    P = NULL;
    free(P);
}
/***************************************************
* Name: InLQueue
* Called By: BFS
* Parameter: Q 链队列, data 入队元素
* Description: 把元素data入队
****************************************************/
void InLQueue(LQueue* Q, int data)
{
    QNode* P = (QNode*)calloc(1, sizeof(QNode));
    P->data = data;
    Q->rear->next = P;
    Q->rear = P;
}
/***************************************************
* Name: OutLQueue
* Called By: BFS
* Parameter: Q 链队列, data 出队元素
* Description: 出队首元素，并保存在data引用地址中
****************************************************/
void OutLQueue(LQueue* Q, int* data)
{
    QNode* P = NULL;
    if (Q->front == Q->rear)
    {
        printf("\n出队失败，空队列\n");
        exit(-1);
    }
    else
    {
        P = Q->front->next;
        Q->front->next = P->next;
        (*data) = P->data;
        free(P);
        /*链队列仅有一个元素结点时，删除后还需要修改尾指针*/
        if (Q->front->next == NULL)
        {
            Q->rear = Q->front;
        }
    }
}
/***************************************************
* Name: CreateGraph
* Call: LocateVex
* Called By: main
* Parameter: G 邻接表
* Description: 创建邻接表
****************************************************/
void CreateGraph(ALGraph* G)
{
    int i = 1;
    int j = 1;
    int k = 1;
    char vex1 = '\0';
    char vex2 = '\0';
    ArcNode* P = NULL;
    ArcNode* Pre = NULL;

    printf("请输入顶点数和弧数(逗号分隔)：");
    scanf("%d%*c%d", &G->vexnum, &G->arcnum);
    for (i = 1; i <= G->vexnum; i++)
    {
        printf("请输入第%d个顶点：", i);
        scanf(" %c", &G->vex[i].vexdata);
        G->vex[i].head = NULL;
    }
    for (k = 1; k <= G->arcnum; k++)
    {
        printf("请输入第%d条弧的两端点(逗号分隔)：", k);
        scanf(" %c%*c%c", &vex1, &vex2);
        i = LocateVex(G, vex1);
        j = LocateVex(G, vex2);
        /*把弧信息链接到其中一端的顶点表中*/
        P = (ArcNode*)calloc(1, sizeof(ArcNode));
        P->adjvex = j;
        if (G->vex[i].head == NULL)
        {
            G->vex[i].head = P;
        }
        else
        {
            Pre = G->vex[i].head;
            while (Pre->next)
            {
                Pre = Pre->next;
            }
            Pre->next = P;
            /*把弧信息链接到另一端的顶点表*/
            P = (ArcNode*)calloc(1, sizeof(ArcNode));
            P->adjvex = i;
            if (G->vex[j].head == NULL)
            {
                G->vex[j].head = P;
            }
            else
            {
                Pre = G->vex[j].head;
                while (Pre->next)
                {
                    Pre = Pre->next;
                }
                Pre->next = P;
            }
        }
    }/*for循环*/
}
/***************************************************
* Name: LocateVex
* Called By: Create
* Parameter: G 邻接表, vex 顶点
* return : 若顶点表中存在该顶点则返回其在顶点表中的位置下标；
*　　　　　　否则返回0
****************************************************/
int LocateVex(ALGraph* G, char vex)
{
    int i = 1;
    for (i = 1; i <= G->vexnum; i++)
    {
        if (G->vex[i].vexdata == vex)
        {
            return i;
        }
    }
    return 0;
}
/******************************************************
* Name: BFS
* Call: InitLQueue, InLQueue, OutLQueue, FristAdjvex,
*       NextAdjvex
* Called By: BFSTraverse
* Parameter: G 邻接表, v0 初始顶点
* Description: 遍历图G中一个以顶点v0开始的连通子图
*******************************************************/
void BFS(ALGraph* G, int v0)
{
    int v = 0;/*保存在队列中的顶点信息*/
    int adjvex = 0;/*邻接顶点*/
    LQueue* Q = (LQueue*)calloc(1, sizeof(LQueue));/*队列指针*/
    ArcNode* P = NULL;

    printf("%c", G->vex[v0].vexdata);
    visited[v0] = 1;
    InitLQueue(Q);
    InLQueue(Q, v0);
    /*当队列非空*/
    while (Q->front != Q->rear)
    {
        OutLQueue(Q, &v);
        adjvex = FristAdjvex(G, v);
        /*当邻接顶点adjvex存在，即不为0*/
        while (adjvex)
        {
            /*当邻接顶点adjvex未访问过*/
            if (visited[adjvex] == 0)
            {
                printf("%c", G->vex[adjvex].vexdata);
                visited[adjvex] = 1;
                InLQueue(Q, adjvex);
            }
            adjvex = NextAdjvex(G, v, adjvex);
        }
    }
}
/***************************************************
* Name: FristAdjvex
* Called By: BFS
* Parameter: G 邻接表, v0 顶点
* return: 若vex顶点的首个邻接顶点存在，则返回这个邻接顶点在
*　　　    顶点表中的下标；否则返回0
****************************************************/
int FristAdjvex(ALGraph* G, int v0)
{
    if (G->vex[v0].head)
    {
        return G->vex[v0].head->adjvex;
    }
    return 0;
}
/***************************************************
* Name: NextAdjvex
* Called By: BFS
* Parameter: G 邻接表, v0 顶点, adjvex 邻接顶点
* return: 查找与顶点vex邻接的adjvex顶点的下一个与顶点vex
*         邻接的顶点，返回其在顶点表中的位置下标，若下一邻接
*         顶点不存在，则返回0
****************************************************/
int NextAdjvex(ALGraph* G, int v0, int adjvex)
{
    ArcNode* P = G->vex[v0].head;
    /*定位到顶点v0的邻接顶点adjvex*/
    while (P && P->adjvex != adjvex)
    {
        P = P->next;
    }
    /*当v0的下一邻接顶点存在时*/
    if (P && P->next)
    {
        return P->next->adjvex;
    }
    return 0;
}
/***************************************************
* Name: BFSTraverse
* Call: BFS
* Called By: main
* Parameter: G 邻接表
* Description: 遍历图G的所有连通子图
****************************************************/
void BFSTraverse(ALGraph* G)
{
    int i = 1;
    for (i = 1; i <= G->vexnum; i++)
    {
        if (visited[i] == 0)
        {
            BFS(G, i);
        }
    }
}