经典图算法的方法分析
本标程介绍了一些经典的图论算法,C++描述。
#include < cstring >
// 常量定义:
const int maxV = 100 ;
const double Inf = 1e100;
// constintInf=2000000000;
// Graph类定义:
template < class T >
struct GraphMatrix {
int v; // 顶点数
int e; // 边数
Ta[maxV][maxV]; // 邻接矩阵
void init() {
memset(a, 0 , sizeof (a));
}
void clear() {
int i,j;
for (i = 0 ;i < v; ++ i) {
for (j = 0 ;j < v; ++ j)
a[i][j] = Inf;
}
}
} ;
#include < list >
using std::list;
template < class T >
struct GraphList {
int v;
int e;
list < T > a[maxV]; // 邻接表
void clear() { // clear()应在更改v之前进行
int i;
for (i = 0 ;i < v;i ++ )
a[i].clear();
}
~ GraphList() {
v = maxV;
clear();
}
} ;
namespace bridgeNS {
/* 解决:查找、打印桥
*算法:DFS——O(E)
*输入:连通图(表):g
*输出:屏幕
*/
GraphList < int > g;
int cnt;
int pre[maxV]; // DFS顺序
int low[maxV]; // 最低前序编号:儿子low值的最小值
void _bridge( int prnt, int w) {
int v; // son
low[w] = pre[w] = cnt ++ ;
std::list < int > ::iteratorli;
for (li = g.a[w].begin();li != g.a[w].end(); ++ li) {
v =* li;
if (pre[v] ==- 1 ) {
_bridge(w,v);
if (low[w] > low[v])low[w] = low[v];
if (low[v] == pre[v])
printf( " %d-%d/n " ,w,v); // 找到桥
} else if (v != prnt && low[w] > pre[v])low[w] = pre[v];
}
}
void bridge() {
cnt = 0 ;
memset(pre, - 1 , sizeof (pre));
_bridge( - 1 , 0 );
}
}
namespace GabowNS {
/* 解决:强分量
*算法:Gabow——O(E)
*输入:图(表):g
*输出:分量编号sc[]
*/
GraphList < int > g;
int cnt0,cnt1;
int sc[maxV]; // 分量编号
int pre[maxV]; // DFS顺序
int path[maxV],pp; // path栈
int stack[maxV],sp; // 栈
void _SCdfsR( int w) {
pre[w] = cnt0 ++ ;
stack[sp ++ ] = w;
path[pp ++ ] = w;
int v;std::list < int > ::iteratorli;
for (li = g.a[w].begin();li != g.a[w].end(); ++ li) {
v =* li;
if (pre[v] ==- 1 )_SCdfsR(v);
else if (sc[v] ==- 1 ) {
while (pre[path[pp - 1 ]] > pre[v]) -- pp;
}
}
if (path[pp - 1 ] != w) return ;
-- pp;
do {
sc[stack[ -- sp]] = cnt1;
} while (stack[sp] != w);
++ cnt1;
}
void init() {
memset(pre, - 1 , sizeof (pre));
memset(sc, - 1 , sizeof (sc));
cnt0 = cnt1 = 0 ;
sp = pp = 0 ;
int i;
for (i = 0 ;i < g.v; ++ i) {
if (sc[i] ==- 1 )
_SCdfsR(i);
}
}
bool isStrongReach( int s, int t) {
return sc[s] == sc[t];
}
}
namespace PrimNS {
/* 解决:最小生成树MST
*算法:Prim——O(V^2)
*输入:加权连通图(矩阵):g
*输出:父节点st[],与其父之边的权重wt[]
*/
GraphMatrix < double > g;
int st[maxV]; // MST节点之父——用以保存MST
double wt[maxV + 1 ]; // 与其父的边的权重
int fr[maxV]; // 非树顶点的最近树顶点
void mst() {
int v,w,min;
for (v = 0 ;v < g.v; ++ v) {
st[v] =- 1 ;fr[v] = v;wt[v] = Inf;
}
st[ 0 ] = 0 ;wt[g.v] = Inf;
for (min = 0 ;min != g.v;) {
v = min;st[v] = fr[v];
for (w = 0 ,min = g.v;w < g.v; ++ w) {
if (st[w] ==- 1 ) {
if (g.a[v][w] < wt[w])
wt[w] = g.a[v][w],fr[w] = v;
if (wt[w] < wt[min])
min = w;
}
}
}
}
}
namespace DijkstraNS {
/* 解决:非负权图单源最短路径树SPT
*算法:Dijkstra——O(V^2)
*输入:加权连通图(矩阵):g
*输
// 常量定义:
const int maxV = 100 ;
const double Inf = 1e100;
// constintInf=2000000000;
// Graph类定义:
template < class T >
struct GraphMatrix {
int v; // 顶点数
int e; // 边数
Ta[maxV][maxV]; // 邻接矩阵
void init() {
memset(a, 0 , sizeof (a));
}
void clear() {
int i,j;
for (i = 0 ;i < v; ++ i) {
for (j = 0 ;j < v; ++ j)
a[i][j] = Inf;
}
}
} ;
#include < list >
using std::list;
template < class T >
struct GraphList {
int v;
int e;
list < T > a[maxV]; // 邻接表
void clear() { // clear()应在更改v之前进行
int i;
for (i = 0 ;i < v;i ++ )
a[i].clear();
}
~ GraphList() {
v = maxV;
clear();
}
} ;
namespace bridgeNS {
/* 解决:查找、打印桥
*算法:DFS——O(E)
*输入:连通图(表):g
*输出:屏幕
*/
GraphList < int > g;
int cnt;
int pre[maxV]; // DFS顺序
int low[maxV]; // 最低前序编号:儿子low值的最小值
void _bridge( int prnt, int w) {
int v; // son
low[w] = pre[w] = cnt ++ ;
std::list < int > ::iteratorli;
for (li = g.a[w].begin();li != g.a[w].end(); ++ li) {
v =* li;
if (pre[v] ==- 1 ) {
_bridge(w,v);
if (low[w] > low[v])low[w] = low[v];
if (low[v] == pre[v])
printf( " %d-%d/n " ,w,v); // 找到桥
} else if (v != prnt && low[w] > pre[v])low[w] = pre[v];
}
}
void bridge() {
cnt = 0 ;
memset(pre, - 1 , sizeof (pre));
_bridge( - 1 , 0 );
}
}
namespace GabowNS {
/* 解决:强分量
*算法:Gabow——O(E)
*输入:图(表):g
*输出:分量编号sc[]
*/
GraphList < int > g;
int cnt0,cnt1;
int sc[maxV]; // 分量编号
int pre[maxV]; // DFS顺序
int path[maxV],pp; // path栈
int stack[maxV],sp; // 栈
void _SCdfsR( int w) {
pre[w] = cnt0 ++ ;
stack[sp ++ ] = w;
path[pp ++ ] = w;
int v;std::list < int > ::iteratorli;
for (li = g.a[w].begin();li != g.a[w].end(); ++ li) {
v =* li;
if (pre[v] ==- 1 )_SCdfsR(v);
else if (sc[v] ==- 1 ) {
while (pre[path[pp - 1 ]] > pre[v]) -- pp;
}
}
if (path[pp - 1 ] != w) return ;
-- pp;
do {
sc[stack[ -- sp]] = cnt1;
} while (stack[sp] != w);
++ cnt1;
}
void init() {
memset(pre, - 1 , sizeof (pre));
memset(sc, - 1 , sizeof (sc));
cnt0 = cnt1 = 0 ;
sp = pp = 0 ;
int i;
for (i = 0 ;i < g.v; ++ i) {
if (sc[i] ==- 1 )
_SCdfsR(i);
}
}
bool isStrongReach( int s, int t) {
return sc[s] == sc[t];
}
}
namespace PrimNS {
/* 解决:最小生成树MST
*算法:Prim——O(V^2)
*输入:加权连通图(矩阵):g
*输出:父节点st[],与其父之边的权重wt[]
*/
GraphMatrix < double > g;
int st[maxV]; // MST节点之父——用以保存MST
double wt[maxV + 1 ]; // 与其父的边的权重
int fr[maxV]; // 非树顶点的最近树顶点
void mst() {
int v,w,min;
for (v = 0 ;v < g.v; ++ v) {
st[v] =- 1 ;fr[v] = v;wt[v] = Inf;
}
st[ 0 ] = 0 ;wt[g.v] = Inf;
for (min = 0 ;min != g.v;) {
v = min;st[v] = fr[v];
for (w = 0 ,min = g.v;w < g.v; ++ w) {
if (st[w] ==- 1 ) {
if (g.a[v][w] < wt[w])
wt[w] = g.a[v][w],fr[w] = v;
if (wt[w] < wt[min])
min = w;
}
}
}
}
}
namespace DijkstraNS {
/* 解决:非负权图单源最短路径树SPT
*算法:Dijkstra——O(V^2)
*输入:加权连通图(矩阵):g
*输
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