图是一种更为复杂的数据结构，在数据结构中，数据元素之间的关系存在着3种关系：
- 线性结构
- 树结构
- 图结构
前面学习了线性结构（链表、栈、队列）和树结构（二叉树等）。以下对图结构进行学习。
一、图的概念
图（Graph）是由顶点的非空有限集合V（N大于0个顶点组成）与边的集合E（顶点之间的关系）所构成的。
若图G中每一条边都没有方向，称图G为无向图。
若图G中每一条边都有方向，称图G为有向图。
二、图的存储方式
一般数据结构书中介绍的会有4种存储方式，其中最为常见的图的存储方式为如下两种：
三、图的创建
四、图的遍历
图的遍历分为两种：
- 深度遍历
- 广度遍历
对于如下的无向图：
1. 深度优先遍历
代码实现如下：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct node // 图顶点结构声明 { int vertex; // 顶点数据 struct node *nextnode; // 指向下一个顶点的指针 }*graph; struct node head[9]; // 存储定点的结构数组，长度是6，而不是顶点数5. int visited[9]; // 遍历记录数组 //创建图 void create_graph(int *array,int num) { graph newnode; // 新顶点指针 graph ptr; int from; // 边的起点 int to; // 边的终点 int i; for(i = 0; i < num; i++) // 读取边的循环 { from = array[i * 2]; // 边的起点 to = array[i * 2 + 1]; // 边的终点 newnode = (graph)malloc(sizeof(struct node)); newnode->vertex = to; newnode->nextnode = NULL; ptr = &(head[from]); while(ptr->nextnode != NULL) { ptr = ptr->nextnode; } ptr->nextnode = newnode; } } /*--------------------------------------*/ /* 图的深度优先搜索法*/ /*--------------------------------------*/ void dfs(int current) { graph ptr; visited[current] = 1; //记录已遍历过 printf("顶点[%d] ",current); //输出遍历顶点值 ptr = head[current].nextnode; while(ptr != NULL) { if(visited[ptr->vertex] == 0) //若没有遍历过 { dfs(ptr->vertex); } ptr = ptr->nextnode; } } int main() { graph ptr; int array[20][2] = {{1,2},{2,1},{1,3},{3,4},{4,5},{5,6},{6,7},{7,8},{8,7}}; int i; for(i = 1; i <= 5; i++) { head[i].vertex = i; //设置定点值 head[i].nextnode = NULL; //清除图指针 visited[i] = 0; //设置遍历初值 } create_graph(array,20); //创建图 printf("图的邻接表内容:\n"); for(i = 1; i <= 8; i++) { printf("顶点%d => ",head[i].vertex); ptr = head[i].nextnode; while(ptr != NULL) { printf(" %d",ptr->vertex); ptr = ptr->nextnode; } printf("\n"); } printf("图的深度优先遍历内容：\n"); dfs(1); printf("\n"); return 0; }
结果如下：
2. 广度优先遍历
代码实现如下：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAXQUEUE 10 typedef struct node // 图顶点结构声明 { int vertex; // 顶点数据 struct node *nextnode; // 指向下一个顶点的指针 }*graph; struct node head[9]; // 存储定点的结构数组，长度是6，而不是顶点数5. int visited[9]; // 遍历记录数组 int queue[MAXQUEUE]; //队列的数组声明 int front = -1; //队列的队头 int rear = -1; //队列的队尾 //创建图 void create_graph(int *array,int num) { graph newnode; // 新顶点指针 graph ptr; int from; // 边的起点 int to; // 边的终点 int i; for(i = 0; i < num; i++) // 读取边的循环 { from = array[i * 2]; // 边的起点 to = array[i * 2 + 1]; // 边的终点 newnode = (graph)malloc(sizeof(struct node)); newnode->vertex = to; newnode->nextnode = NULL; ptr = &(head[from]); while(ptr->nextnode != NULL) { ptr = ptr->nextnode; } ptr->nextnode = newnode; } } /*------------------------------------------*/ /* 队列数据的存入 */ /*------------------------------------------*/ int enqueue(int value) { if(rear >= MAXQUEUE) { return -1; } rear++; queue[rear] = value; //存入队列 return 0; } /*------------------------------------------*/ /* 队列数据的取出 */ /*------------------------------------------*/ int dequeue() { if(front == rear) { return -1; } front++; return queue[front]; //队列取出 } /*--------------------------------------*/ /* 图的广度优先搜索法*/ /*--------------------------------------*/ void bfs(int current) { graph ptr; enqueue(current); visited[current] = 1; printf("顶点[%d] ",current); while(front != rear) { current = dequeue(); ptr = head[current].nextnode; while(ptr != NULL) { if(visited[ptr->vertex] == 0) { enqueue(ptr->vertex); visited[ptr->vertex] = 1; printf("顶点[%d] ",ptr->vertex); } ptr = ptr->nextnode; } } } int main() { graph ptr; int array[20][2] = {{1,ptr->vertex); ptr = ptr->nextnode; } printf("\n"); } printf("图的深度优先遍历内容：\n"); bfs(1); printf("\n"); return 0; }
运行结果如下：
来自于《数据结构C语言版》
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