posts - 0,  comments - 5,  trackbacks - 0
参考网上他人的经验,写了一个基于邻接表的有向图类,实现了图的基本操作和Dijkstra算法。
适合大数据量的图。
代码如下:
#ifndef __GRAPH_H__
#define __GRAPH_H__

#include 
<vector>

#define  IN
#define OUT
#define INOUT
using namespace std;

namespace graphspace
{
    template 
<typename weight>
    
struct Edge 
    {
        
int nDestVertex;
        weight edgeWeight;
        Edge
<weight> *pNextEdge;

        Edge(
int d, weight c, Edge<weight> *= NULL)
            :nDestVertex(d), edgeWeight(c), pNextEdge(p)
        {}
    };

    template 
<typename vertexNametype, typename weight>
    
struct Vertex
    {
        vertexNametype vertexName;
        Edge
<weight> *pAdjEdges;

        Vertex(vertexNametype x, Edge
<weight> *= NULL)
            :vertexName(x), pAdjEdges(p)
        {}
    };

    
//adjacency list based graph
    template <typename vertexNametype, typename weight>
    
class ALGraph
    {
    
public:
        
explicit ALGraph();
        
~ALGraph();
    
public:
        
        
bool insertAVertex(IN const vertexNametype vertexName);

        
bool insertAEdge(IN const vertexNametype vertexName1, IN const vertexNametype vertexName2, IN const weight edgeWeight);

        
bool removeAEdge(IN const vertexNametype vertexName1, IN const vertexNametype vertexName2, IN const weight edgeWeight);

        weight getMinWeight(IN 
const vertexNametype vertexName1, IN const vertexNametype vertexName2);

        
int getVertexIndex(IN const vertexNametype vertexName);

        
int getVertexNumber();

        vertexNametype getData(IN 
int index);

        
int Dijkstra(IN const vertexNametype vertexName1);

        
void DijkstraPrint(IN int index, IN int sourceIndex, IN vector<int> vecPreVertex);

        friend ostream
& operator<<(OUT ostream &out, IN const ALGraph<vertexNametype,weight> &graphInstance);   

    
public:
        
        weight getEdgeWeight(IN 
const Edge<weight> *pEdge);

        
void getVertexEdgeWeight(IN const int v1, OUT vector<weight> &DistanceArray);

        vector
< Vertex<vertexNametype, weight> > m_vertexArray;
    };

#include 
"graph_realize.h"

}

#endif

实现类头文件:
#ifndef __GRAPH_REALIZE__H_
#define __GRAPH_REALIZE__H_

/*#define VERTEXARRAYITE (vector< Vertex<vertexNametype, weight> >::iterator) */

template
<typename vertexNametype, typename weight>
ALGraph
<vertexNametype, weight>::ALGraph()
{
    
if (!m_vertexArray.empty())
    {
        m_vertexArray.clear();
    }
    
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
ALGraph
<vertexNametype, weight>::~ALGraph()
{
    vector
< Vertex<vertexNametype, weight> >::iterator iter;
    
for(iter = m_vertexArray.begin(); iter != m_vertexArray.end(); iter++)
    {
        Edge
<weight> *= iter->pAdjEdges;
        
while(NULL != p)
        {
            iter
->pAdjEdges = p->pNextEdge;
            delete p;
            p 
= iter->pAdjEdges;
        }
    }
    
if (!m_vertexArray.empty())
    {
        m_vertexArray.clear();
    }
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
bool ALGraph<vertexNametype, weight>::insertAVertex(IN const vertexNametype vertexName)
{
    Vertex
<vertexNametype, weight> VertexInstance(vertexName, NULL);
    m_vertexArray.push_back(VertexInstance);

    
return true;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
bool ALGraph<vertexNametype, weight>::insertAEdge(IN const vertexNametype vertexName1, 
                            IN 
const vertexNametype vertexName2, IN const weight edgeWeight)
{
    
int v1 = getVertexIndex(vertexName1);
    
if (-1 == v1)
    {
        cerr 
<< "There is no vertex 1" << endl;
        
return false;
    }

    
int v2 = getVertexIndex(vertexName2);
    
if (-1 == v2)
    {
        cerr 
<< "There is no vertex 2" << endl;
        
return false;
    }

    Edge
<weight> *= m_vertexArray.at(v1).pAdjEdges;
    
while(p != NULL && p->nDestVertex != v2)
    {
        p 
= p->pNextEdge;
    }

    
if (NULL == p)
    {
        p 
= new Edge<weight>(v2, edgeWeight, m_vertexArray.at(v1).pAdjEdges);
        m_vertexArray.at(v1).pAdjEdges 
= p;
        
return true;
    }
    
if (v2 == p->nDestVertex)
    {
        Edge
<weight> *= p;
        p 
= new Edge<weight>( v2, edgeWeight, q->pNextEdge );
        q
->pNextEdge = p;
        
return true;
    }
    
    
return false;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
bool ALGraph<vertexNametype, weight>::removeAEdge(IN const vertexNametype vertexName1, 
                                          IN 
const vertexNametype vertexName2, IN const weight edgeWeight)
{
    
int v1 = getVertexIndex(vertexName1);
    
if (-1 == v1)
    {
        cerr 
<< "There is no vertex 1" << endl;
        
return false;
    }

    
int v2 = getVertexIndex(vertexName2);
    
if (-1 == v2)
    {
        cerr 
<< "There is no vertex 2" << endl;
        
return false;
    }

    Edge
<weight> *= m_vertexArray.at(v1).pAdjEdges;
    Edge
<weight> *= NULL;
    
while(p != NULL && p->nDestVertex != v2 )
    {
        q 
= p;
        p 
= p->pNextEdge;
    }
    
if (NULL == p)
    {
        cerr 
<< "Edge is not found" << endl;
        
return false;
    }
    
while( edgeWeight != p->edgeWeight && p->nDestVertex == v2)
    {
        q 
= p;
        p 
= p->pNextEdge;
    }
    
if (v2 != p->nDestVertex)
    {
        cerr 
<< "Edge is not found" << endl;
        
return false;
    }
    q
->pNextEdge = p->pNextEdge;
    delete p;

    
return true;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
weight ALGraph
<vertexNametype, weight>::getEdgeWeight(IN const Edge<weight> *pEdge)
{
    
return pEdge->edgeWeight;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
void ALGraph<vertexNametype, weight>::getVertexEdgeWeight(IN const int v1, OUT vector<weight> &DistanceArray)
{
    Edge
<weight> *= m_vertexArray.at(v1).pAdjEdges;
    
int prevIndex = -1;
    weight tmp;

    
while(NULL != p)
    {
        
//consider the same edges exist
        if (prevIndex == p->nDestVertex)
        {
            
if (tmp > p->edgeWeight)
            {
                DistanceArray[prevIndex] 
= p->edgeWeight;
            }
        }
        
else
        {
            DistanceArray[p
->nDestVertex] = p->edgeWeight;
            prevIndex 
= p->nDestVertex;
            tmp 
= p->edgeWeight;
        }
        
        p 
= p->pNextEdge;
    }
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
weight ALGraph
<vertexNametype, weight>::getMinWeight(IN const vertexNametype vertexName1, 
                                          IN 
const vertexNametype vertexName2)
{
    Edge
<weight> *pEdge = NULL;
    
int v1 = getVertexIndex(vertexName1);
    
if (-1 == v1)
    {
        cerr 
<< "There is no vertex 1" << endl;
        
return false;
    }

    
int v2 = getVertexIndex(vertexName2);
    
if (-1 == v2)
    {
        cerr 
<< "There is no vertex 2" << endl;
        
return false;
    }

    Edge
<weight> *= m_vertexArray.at(v1).pAdjEdges;
    
while (p != NULL && p->nDestVertex != v2)
    {
        p 
= p->pNextEdge;
    }
    
if (NULL == p)
    {
        pEdge 
= NULL;
        
return weight(0);
    }
    weight tmp 
= getEdgeWeight(p);
    pEdge 
= p;
    
while (NULL != p && v2 == p->nDestVertex)
    {
        
if (tmp > getEdgeWeight(p))
        {
            tmp 
= getEdgeWeight(p);
            pEdge 
= p;
        }
        p 
= p->pNextEdge;
    }
    
return tmp;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
int ALGraph<vertexNametype, weight>::getVertexIndex(IN const vertexNametype vertexName)
{
    
for (int i = 0; i < m_vertexArray.size(); i++)
    {
        
if (vertexName == getData(i))
        {
            
return i;
        }
    }
    
return -1;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
int ALGraph<vertexNametype, weight>::getVertexNumber()
{
    
return m_vertexArray.size();
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
vertexNametype ALGraph
<vertexNametype, weight>::getData(IN int index)
{
    
return m_vertexArray.at(index).vertexName;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>
int ALGraph<vertexNametype, weight>::Dijkstra(IN const vertexNametype vertexName1)
{
    
int sourceIndex = getVertexIndex(vertexName1);
    
if (-1 == sourceIndex)
    {
        cerr 
<< "There is no vertex " << endl;
        
return false;
    }
    
int nVertexNo = getVertexNumber();

    
//the array to record the points have been included, if included the value is true
    
//else is false
    vector<bool> vecIncludeArray;
    vecIncludeArray.assign(nVertexNo, 
false);
    vecIncludeArray[sourceIndex] 
= true;

    
//the array to record the distance from vertex1
    vector<weight> vecDistanceArray;
    vecDistanceArray.assign(nVertexNo, weight(INT_MAX));
    vecDistanceArray[sourceIndex] 
= weight(0);

    
//prev array to record the previous vertex
    vector<int> vecPrevVertex;
    vecPrevVertex.assign(nVertexNo, sourceIndex);

    getVertexEdgeWeight(sourceIndex, vecDistanceArray);

    
int vFrom, vTo;

    
while(1)
    {
        weight minWeight 
= weight(INT_MAX);
        vFrom 
= sourceIndex;
        vTo 
= -1;
        
for (int i = 0; i < nVertexNo; i++)
        {
            
if (!vecIncludeArray[i] && minWeight > vecDistanceArray[i])
            {
                minWeight 
= vecDistanceArray[i];
                vFrom 
= i;
            }
        }
        
if (weight(INT_MAX) == minWeight)
        {
            
break;
        }
        vecIncludeArray[vFrom] 
= true;

        Edge
<weight> *= m_vertexArray[vFrom].pAdjEdges;
        
while (NULL != p)
        {
            weight wFT 
= p->edgeWeight;
            vTo 
= p->nDestVertex;
            
if (!vecIncludeArray[vTo] && vecDistanceArray[vTo] > wFT + vecDistanceArray[vFrom])
            {
                vecDistanceArray[vTo] 
= wFT + vecDistanceArray[vFrom];
                vecPrevVertex[vTo] 
= vFrom;
            }
            p 
= p->pNextEdge;
        }
                
    }

    
//print the shortest route of all vertexes
    for (int i = 0; i < nVertexNo; i++)
    {
        
if (weight(INT_MAX) != vecDistanceArray[i])
        {
            cout 
<< getData(sourceIndex) << "->" << getData(i) << "";
            DijkstraPrint(i, sourceIndex, vecPrevVertex);
            cout 
<< "  " << vecDistanceArray[i];
            cout 
<< endl;
        }
    }

    
return 0;
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>  
void ALGraph<vertexNametype, weight>::DijkstraPrint(IN int index, IN int sourceIndex, IN vector<int> vecPreVertex)
{
    
if (sourceIndex != index)
    {
        DijkstraPrint(vecPreVertex[index], sourceIndex, vecPreVertex);
    }
    cout 
<< getData(index) << " ";
}

template
<typename vertexNametype, typename weight>   
ostream
& operator<<(OUT ostream &out, IN  ALGraph<vertexNametype,weight> &graphInstance)
{
    
int vertexNo = graphInstance.getVertexNumber();
    
out << "This graph has " << vertexNo << "vertexes" << endl;

    
for(int i = 0; i < vertexNo; i++)
    {
        vertexNametype x1 
= graphInstance.getData(i);
        
out << x1 << ":    ";

        Edge
<weight> *= graphInstance.m_vertexArray.at(i).pAdjEdges;
        
while (NULL != p)
        {
            
out << "(" << x1 << "," << graphInstance.getData(p->nDestVertex) << "," << p->edgeWeight << ")  ";
            p 
= p->pNextEdge;
        }
        
out << endl;
    }
    
return out;
}

#endif

基本测试:
#include <iostream>
#include 
"graph.h"

using namespace std;
using namespace graphspace;

void main()
{
    ALGraph
<charint> g;   

    g.insertAVertex( 
'A' );   
    g.insertAVertex( 
'B' );   
    g.insertAVertex( 
'C' );   
    g.insertAVertex( 
'D' );
    g.insertAVertex(
'E');
    g.insertAVertex(
'F');
    cout 
<< g << endl << endl;   

    g.insertAEdge(
'A''B'6); 
    g.insertAEdge(
'A''C'3); 
    g.insertAEdge(
'B''C'2); 
    g.insertAEdge(
'B''D'5); 
    g.insertAEdge(
'C''D'3); 
    g.insertAEdge(
'C''E'4); 
    g.insertAEdge(
'D''E'2); 
    g.insertAEdge(
'D''F'3); 
    g.insertAEdge(
'E''F'5); 

    g.insertAEdge(
'B''A'6); 
    g.insertAEdge(
'C''A'3); 
    g.insertAEdge(
'C''B'2); 
    g.insertAEdge(
'D''B'5); 
    g.insertAEdge(
'D''C'3); 
    g.insertAEdge(
'E''C'4); 
    g.insertAEdge(
'E''D'2); 
    g.insertAEdge(
'F''D'3); 
    g.insertAEdge(
'F''E'5); 
       
    cout 
<< g << endl << endl; 
    g.Dijkstra(
'A');

    

    system(
"pause");
    
return;
}

测试结果:
posted on 2010-07-30 14:30 saha 阅读(5434) 评论(1)  编辑 收藏 引用

FeedBack:
# re: 有向图的C++实现
2015-05-18 10:30 | 叶刚
您好,在您的代码第一部分结尾处的
#include "graph_realize.h"
是什么呢?
  回复  更多评论
  

只有注册用户登录后才能发表评论。
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理



<2024年5月>
2829301234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930311
2345678

常用链接

留言簿

文章分类

文章档案

收藏夹

搜索

  •  

最新评论