C++继承实现邻接矩阵和邻接表

1、图的父类

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  是一个抽象类，不能实类化对象，应具有的是抽象方法，提供一个接口，在由子类继承，实现自己的方法，

  应提供的共有抽象方法和保护的数据：

public:
    virtual bool insertVertex(const Type &v) = 0;  //插入顶点
    virtual bool insertEdge(const Type &v1, const Type &v2) = 0; //插入边
    virtual bool removeVertex(const Type &v) = 0;  //删除顶点
    virtual bool removeEdge(const Type &v1, const Type &v2) = 0; //删除边
    virtual int getFirstNeighbor(const Type &v) = 0; //得到第一个相邻顶点
    virtual int getNextNeighbor(const Type &v, const Type &w) = 0; //得到下一个相邻顶点
public:
    virtual int getVertexIndex(const Type &v)const = 0; //得到顶点下标
    virtual void showGraph()const = 0;  //显示图
protected:
    int maxVertices;  //最大顶点数
    int curVertices;  //当前顶点数
    int curEdges;  //当前边数

2、子类继承、实现自己的方法

  C++实现，继承的体现，是为了实现多态

  (1)Graph.h

#ifndef _GRAPH_H_
#define _GRAPH_H_

#include
using namespace std;

#define VERTEX_DEFAULT_SIZE        10

template    
class Graph{
public:
    bool isEmpty()const{
        return curVertices == 0;
    }
    bool isFull()const{
        if(curVertices >= maxVertices || curEdges >= curVertices*(curVertices-1)/2)
            return true;  //图满有2种情况：(1)、当前顶点数超过了最大顶点数，存放顶点的空间已满
        return false;     //(2)、当前顶点数并没有满，但是当前顶点所能达到的边数已满
    }
    int getCurVertex()const{
        return curVertices;
    }
    int getCurEdge()const{
        return curEdges;
    }
public:
    virtual bool insertVertex(const Type &v) = 0;  //插入顶点
    virtual bool insertEdge(const Type &v1, const Type &v2) = 0; //插入边
    virtual bool removeVertex(const Type &v) = 0;  //删除顶点
    virtual bool removeEdge(const Type &v1, const Type &v2) = 0; //删除边
    virtual int getFirstNeighbor(const Type &v) = 0; //得到第一个相邻顶点
    virtual int getNextNeighbor(const Type &v, const Type &w) = 0; //得到下一个相邻顶点
public:
    virtual int getVertexIndex(const Type &v)const = 0; //得到顶点下标
    virtual void showGraph()const = 0;  //显示图
protected:
    int maxVertices;  //最大顶点数
    int curVertices;  //当前顶点数
    int curEdges;  //当前边数
};
///////////////////////////////////////////////////下面先是邻接矩阵
template  
class GraphMtx : public Graph{ //邻接矩阵继承父类矩阵
#define maxVertices  Graph::maxVertices  //因为是模板，所以用父类的数据或方法都得加上作用域限定符
#define curVertices  Graph::curVertices
#define curEdges     Graph::curEdges
public:
    GraphMtx(int vertexSize = VERTEX_DEFAULT_SIZE){  //初始化邻接矩阵
        maxVertices = vertexSize > VERTEX_DEFAULT_SIZE ? vertexSize : VERTEX_DEFAULT_SIZE;
        vertexList = new Type[maxVertices]; //申请顶点空间
        for(int i = 0; i < maxVertices; i++){  //都初始化为0
            vertexList[i] = 0;
        }
        edge = new int*[maxVertices];  //申请边的行
        for(i = 0; i < maxVertices; i++){ //申请列空间
            edge[i] = new int[maxVertices];
        }
        for(i = 0; i < maxVertices; i++){ //赋初值为0 
            for(int j = 0; j < maxVertices; j++){
                edge[i][j] = 0;
            }
        }
        curVertices = curEdges = 0; //当前顶点和当前边数
    }
    GraphMtx(Type (*mt)[4], int sz){  //通过已有矩阵的初始化
        int e = 0; //统计边数
        maxVertices = sz > VERTEX_DEFAULT_SIZE ? sz : VERTEX_DEFAULT_SIZE;
        vertexList = new Type[maxVertices]; //申请顶点空间
        for(int i = 0; i < maxVertices; i++){  //都初始化为0
            vertexList[i] = 0;
        }
        edge = new int*[maxVertices];  //申请边的行
        for(i = 0; i < maxVertices; i++){ //申请列空间
            edge[i] = new Type[maxVertices];
        }
        for(i = 0; i < maxVertices; i++){ //赋初值为矩阵当中的值
            for(int j = 0; j < maxVertices; j++){
                edge[i][j] = mt[i][j];
                if(edge[i][j] != 0){
                    e++; //统计列的边数
                }
            }
        }
        curVertices = sz;
        curEdges = e/2;
    }
    ~GraphMtx(){}
public:
    bool insertVertex(const Type &v){
        if(curVertices >= maxVertices){
            return false;
        }
        vertexList[curVertices++] = v;
        return true;
    }
    bool insertEdge(const Type &v1, const Type &v2){
        int maxEdges = curVertices*(curVertices-1)/2;
        if(curEdges >= maxEdges){
            return false;
        }

        int v = getVertexIndex(v1);
        int w = getVertexIndex(v2);

        if(v==-1 || w==-1){
            cout<<"edge no exit"<
class Edge{  //边的存储结构
public:
    Edge(int num) : dest(num), link(NULL){}
public:
    int dest;
    Edge *link;
};
template
class Vertex{  //顶点的存储结构
public:
    Type data;
    Edge *adj;
};
template
class GraphLnk : public Graph{
#define maxVertices  Graph::maxVertices  //因为是模板，所以用父类的数据或方法都得加上作用域限定符
#define curVertices  Graph::curVertices
#define curEdges     Graph::curEdges
public:
    GraphLnk(int sz = VERTEX_DEFAULT_SIZE){
        maxVertices = sz > VERTEX_DEFAULT_SIZE ? sz : VERTEX_DEFAULT_SIZE;
        vertexTable = new Vertex[maxVertices];
        for(int i = 0; i < maxVertices; i++){
            vertexTable[i].data = 0;
            vertexTable[i].adj = NULL;
        }

        curVertices = curEdges = 0;
    }
public:
    bool insertVertex(const Type &v){
        if(curVertices >= maxVertices){
            return false;
        }
        vertexTable[curVertices++].data = v;
        return true;
    }
    bool insertEdge(const Type &v1, const Type &v2){
        int v = getVertexIndex(v1);
        int w = getVertexIndex(v2);

        if(v==-1 || w==-1){
            return false;
        }

        Edge *p = vertexTable[v].adj;
        while(p != NULL){  //这里主要判断边是否已经存在
            if(p->dest == w){   //无向图，判断一边即可;
                return false;
            }
            p = p->link;
        }
        //v1-->v2  //采用头插
        Edge *s = new Edge(w);
        s->link = vertexTable[v].adj;
        vertexTable[v].adj = s;

        //v2-->v1  //采用头插
        Edge *q = new Edge(v);
        q->link = vertexTable[w].adj;
        vertexTable[w].adj = q;
        
        curEdges++;
        return true;
    }
    bool removeVertex(const Type &v){
        int i = getVertexIndex(v);
        if(i == -1){
            return false;
        }

        Edge *p = vertexTable[i].adj;
        while(p != NULL){
            vertexTable[i].adj = p->link;
            int k = p->dest;
            Edge *q = vertexTable[k].adj;
            if(q->dest == i){
                vertexTable[k].adj = q->link;
                delete q;
            }else{
                while(q->link != NULL && q->link->dest != i){
                    q = q->link;
                }
                Edge *t = q->link;
                q->link = t->link;
                delete t;
            }
            delete p;
            p = vertexTable[i].adj;
            curEdges--;
        }

        curVertices--;  //下面实行覆盖
        vertexTable[i].data = vertexTable[curVertices].data;
        vertexTable[i].adj = vertexTable[curVertices].adj;
        vertexTable[curVertices].adj = NULL;

        int k = curVertices;
        p = vertexTable[i].adj;
        while(p != NULL){
            Edge *s = vertexTable[p->dest].adj;
            while(s != NULL){
                if(s->dest == k){
                    s->dest = i;
                    break;
                }
                s = s->link;
            }
            p = p->link;
        }
        return true;
    }
    bool removeEdge(const Type &v1, const Type &v2){
        int i = getVertexIndex(v1);
        int j = getVertexIndex(v2);


        if(i==-1 || j==-1){  //保证顶点的保存在
            return false;
        }
        //v1-->v2
        Edge *p = vertexTable[i].adj;
        if(p == NULL){  //判断有没有边
            return false;
        }

        if(p->link == NULL && p->dest == j){ //删除的是第一个边，其后没有边了；
            vertexTable[i].adj = NULL;
            delete p;    
        }else if(p->dest == j){  //删除的是第一个边,并且其后还有边
            vertexTable[i].adj = p->link;
            delete p;
        }else{
            while(p->link != NULL){
                if(p->link->dest == j){
                    Edge *q = p->link;
                    p->link = q->link;
                    delete q;
                }
                p = p->link;
            }
        }
        //v2-->v1
        Edge *s = vertexTable[j].adj;
        if(s == NULL){  //判断有没有边
            return false;
        }

        if(s->link == NULL && s->dest == i){ //删除的是第一个边，其后没有边了；
            vertexTable[j].adj = NULL;
            delete s;
            curEdges--;
            return false;
        }else if(s->dest == i){  //删除的是第一个边,并且其后还有边
            vertexTable[j].adj = s->link;
            delete s;
            curEdges--;
            return true;
        }else{
            while(s->link != NULL){
                if(s->link->dest == i){
                    Edge *q = s->link;
                    s->link = q->link;
                    delete q;
                    curEdges--;
                    return true;
                }
                s = s->link;
            }
        }

        return true;
    }
    int getFirstNeighbor(const Type &v){
        int i = getVertexIndex(v);
        if(i != -1){
            Edge *p = vertexTable[i].adj;
            if(p != NULL){
                return p->dest;
            }
        }

        return -1;
    }
    int getNextNeighbor(const Type &v, const Type &w){
        int i = getVertexIndex(v);
        int j = getVertexIndex(w);

        if(i==-1 || j==-1){
            return -1;
        }
        Edge *p = vertexTable[i].adj;
        while(p != NULL){
            if(p->dest == j && p->link != NULL){
                return p->link->dest;
            }
            p = p->link;
        }

        return -1;
    }
public:
    int getVertexIndex(const Type &v)const{
        for(int i = 0; i < curVertices; i++){
            if(vertexTable[i].data == v){
                return i;
            }
        }

        return -1;
    }
    void showGraph()const{
        for(int i = 0; i < curVertices; i++){
            cout<";
            Edge *p = vertexTable[i].adj;
            while(p != NULL){
                cout<dest<<"-->";
                p = p->link;
            }
            cout<<"Nul. "< *vertexTable;  //指向顶点的指针，是申请数组用的
};

#endif

    (2)、Graph.cpp

#include"Graph.h"

int main(void){

    GraphMtx gm;  //邻接矩阵

    gm.insertVertex('A'); //插入顶点
    gm.insertVertex('B');
    gm.insertVertex('C');
    gm.insertVertex('D');

    gm.insertEdge('A','B'); //插入边
    gm.insertEdge('A','D');
    gm.insertEdge('B','C');
    gm.insertEdge('C','D');

    cout< gl;   //邻接表
    gl.insertVertex('A');
    gl.insertVertex('B');
    gl.insertVertex('C');
    gl.insertVertex('D');
    gl.insertEdge('A','B');
    gl.insertEdge('A','D');
    gl.insertEdge('B','C');
    gl.insertEdge('C','D');
    gl.showGraph();

    cout<
3、邻接多重表
  是一个十字交叉链的形式；在很大程度上节省了空间，还是要对链表的操作很熟悉；
            
            
                        

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