20162303 实验四 图的应用与实现

北京电子科技学院（BESTI）

实 验 报 告

课程：程序设计与数据结构
班级： 1623
姓名： 石亚鑫
学号：20162303

成绩： 2分
指导教师：娄嘉鹏 王志强
实验日期：11月20日

实验密级： 非密级
预习程度： 已预习
实验时间：15:25-17:15

必修/选修： 必修
实验序号： cs_03

实验内容

实验一

• 用邻接矩阵实现无向图（边和顶点都要保存），实如今包含添加和删除结点的方法，添加和删除边的方法，size(),isEmpty()，广度优先迭代器，深度优先迭代器
• 给出伪代码，产品代码，测试代码（很多于5条测试）
• 上方提交代码连接
• 附件提交测试截图

实验二

• 用十字链表实现无向图（边和顶点都要保存），实如今包含添加和删除结点的方法，添加和删除边的方法，size(),isEmpty()，广度优先迭代器，深度优先迭代器
• 给出伪代码，产品代码，测试代码（很多于5条测试）
• 上方提交代码连接
• 附件提交测试截图

实验三

• 实现PP19.9
• 给出伪代码，产品代码，测试代码（很多于5条测试）
• 上方提交代码连接
• 附件提交测试截图

实验步骤

(1) 实验一

邻接矩阵
逻辑结构分为两部分：V和E集合。所以，用一个一维数组存放图中全部顶点数据；用一个二维数组存放顶点间关系（边或弧）的数据，这个二维数组称为邻接矩阵。

代码

• 添加和删除结点的方法，添加和删除边的方法

//添加结点
    public void insertVertex(Object vertex) {
        vertexList.add(vertexList.size(),vertex);
    }

   //添加边
    public void insertEdge(int v1,int v2,int weight) {
        edges[v1][v2]=weight;
        numOfEdges++;
    }

    //删除结点
    public void deleteEdge(int v1,int v2) {
        edges[v1][v2]=0;
        numOfEdges--;
    }

• size(),isEmpty()

//获得顶点的数目
    public int getVertsCount() {
        return nVerts;
    }

    //获得边的数目
    public int getNumOfEdges() {
        return nVerts;
    }
    public boolean isEmpty()
    {
        if ( vertexList.size()== 0)
            return  true;
        else
            return false;
    }

• 广度优先迭代器，深度优先迭代器

//私有函数，深度优先遍历
    private void depthFirstSearch(boolean[] isVisited,int  i) {
        //首先访问该结点，在控制台打印出来
        System.out.print(getValueByIndex(i)+"  ");
        //置该结点为已访问
        isVisited[i]=true;

        int w=getFirstNeighbor(i);//
        while (w!=-1) {
            if (!isVisited[w]) {
                depthFirstSearch(isVisited,w);
            }
            w=getNextNeighbor(i, w);
        }

    }

    //私有函数，广度优先遍历
    private void broadFirstSearch(boolean[] isVisited,int i) {
        int u,w;
        LinkedList queue=new LinkedList();

        //访问结点i
        System.out.print(getValueByIndex(i)+"  ");
        isVisited[i]=true;
        //结点入队列
        queue.addLast(i);
        while (!queue.isEmpty()) {
            u=((Integer)queue.removeFirst()).intValue();
            w=getFirstNeighbor(u);
            while(w!=-1) {
                if(!isVisited[w]) {
                    //访问该结点
                    System.out.print(getValueByIndex(w)+"  ");
                    //标记已被访问
                    isVisited[w]=true;
                    //入队列
                    queue.addLast(w);
                }
                //寻找下一个邻接结点
                w=getNextNeighbor(u, w);
            }
        }

实现

(2) 实验二

十字链表
邻接表，存储方法跟树的孩子链表示法相相似，是一种顺序分配和链式分配相结合的存储结构。如这个表头结点所对应的顶点存在相邻顶点，则把相邻顶点依次存放于表头结点所指向的单向链表中。

代码

• 添加和删除结点的方法，添加和删除边的方法

//添加结点
    public void addVertex(Vertex vertex) {
        vertex.setIndex(nVerts);
        vertexList.add(vertex);
        nVerts++;
    }
   //添加边
    public void addEdge(int start, int end) {
        vertexList.get(start).addAdj(vertexList.get(end));
        if (!isDirected) {
            vertexList.get(end).addAdj(vertexList.get(start));
        }
    }
    //删除边
    public void deleteEdge(int start, int end) {
        vertexList.get(start).addAdj(vertexList.get(end));
        if (!isDirected) {
            vertexList.get(end).addAdj(vertexList.get(start));
    }}

• size(),isEmpty()

//获得顶点的个数
    public int getNumOfVertex() {
        return vertexList.size();
    }

    //获得边的数目
    public int getNumOfEdges() {
        return numOfEdges;
    }
    public boolean isEmpty()
    {
        if ( numOfEdges== 0)
            return  true;
        else
            return false;
    }

• 广度优先迭代器，深度优先迭代器

// 深度优先遍历
    public void dfs() {
        theStack = new StackX(nVerts);
        vertexList.get(0).wasVisted = true;
        dfs.add(vertexList.get(0));
        theStack.push(vertexList.get(0));
        Vertex vertex;
        while (!theStack.isEmpty()) {
            vertex = getAdjVertex((Vertex) theStack.peek());
            if (vertex == null) {
                theStack.pop();
            } else {
                vertex.wasVisted = true;
                dfs.add(vertex);
                theStack.push(vertex);
            }
        }
    }

    // 广度优先遍历
    public void bfs() {
        theQueue = new Queue(nVerts);
        vertexList.get(0).wasVisted = true;
        bfs.add(vertexList.get(0));
        theQueue.insert(vertexList.get(0));
        Vertex vertex1;
        while (!theQueue.isEmpty()) {
            Vertex vertex2 = (Vertex) theQueue.remove();
            while ((vertex1 = getAdjVertex(vertex2)) != null) {
                vertex1.wasVisted = true;
                bfs.add(vertex1);
                theQueue.insert(vertex1);
            }
        }
}

截图

(3) 实验三

建立计算机网络路由系统
输入网路中点到点的线路
以及每条线路使用的费用
系统输出网络中各点之间最便宜的路径
指出不相同的全部位置

根据个人见解，就是求出有权图的最短路径。

实现

统计本身的PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	60min	13.6%
代码实现	300min	68.1%
测试	60min	13.6%
分析总结	20min	4.5%