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깊이 우선 탐색(Depth First Algorithm) 그래프를 인접 행렬로 표현 [C++ 소스] 본문

C++/디딤돌 자료구조와 알고리즘 with C++

깊이 우선 탐색(Depth First Algorithm) 그래프를 인접 행렬로 표현 [C++ 소스]

Only 프로그램 소스 언제나휴일 2016.06.12 16:05

깊이 우선 탐색(Depth First Algorithm) 

그래프를 인접 행렬로 표현 [C++ 소스]


깊이 우선 탐색(인접행렬).zip



"본문 내용"은 언제나 휴일 본 사이트에 있습니다.


//Graph.h

#pragma once

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

typedef vector<int> Neighbors;

class Graph

{

    const int vn;//정점의 개수

    int **matrix;//인접 행렬   

public:

    Graph(int vn);

    ~Graph(void);   

    void AddEdge(int start, int goal);//간선 추가

    void ViewNeighbors()const;

    void ViewNeighbor(int vt)const;

    Neighbors FindNeighbors(int vt);

 

};


//Graph.cpp

#include "Graph.h"

#include <string.h>

 

Graph::Graph(int vn):vn(vn)

{

    matrix = new int *[vn];//매트릭스 메모리 할당

     for (int i = 0; i < vn; i++)

     {

         matrix[i] = new int[vn];//매트릭스 [i-row] 메모리 할당

         memset(matrix[i], 0, sizeof(int)*vn);//메모리 0으로 초기화

     }

}

 

Graph::~Graph(void)

{

    for (int i = 0; i < vn; i++)

    {

        delete[] matrix[i];//매트릭스 [i-row]  메모리 소멸

    }

    delete[] matrix;//매트릭스 메모리 해제     

}

void Graph::AddEdge(int start, int goal)//간선 추가

{

    matrix[start][goal] = 1;//간선 설정

    //아래 코드를 주석 처리하면 방향성 있는 그래프입니다.

    matrix[goal][start] = 1;//간선 설정

}

void Graph::ViewNeighbors()const

{

    cout<<"=== 이웃 정점 ==="<<endl;

    for (int i = 0; i < vn; i++)

    {

        cout<<i<<"의 이웃: ";

        ViewNeighbor(i);//i정점의 이웃 보여주기

    }

    cout<<endl;

}

void Graph::ViewNeighbor(int vt)const

{

    for (int i = 0; i < vn; i++)

    {

        if(matrix[vt][i])

        {

            cout<<i<<" ";

        }

    }

    cout<<endl;

}

Neighbors Graph::FindNeighbors(int vt)

{

    Neighbors neighbors;

    for (int i = 0; i < vn; i++)

     {

         if(matrix[vt][i])

         {

             neighbors.push_back(i);

         }

     }

    return neighbors;

}


//Heuristic.h

#pragma once

#include "Graph.h"

#include <vector>

using namespace std;

typedef vector<int> Foots;

typedef Foots::iterator FIter;

typedef Foots::const_iterator CFIter;

 

class Heuristic;

typedef vector<Heuristic *> Heues;

typedef Heues::iterator HIter;

typedef Heues::const_iterator CHIter;

class Heuristic

{

    Graph *graph;   

    int goal;

    Foots foots;

public:

    Heuristic(Graph *graph, int start,int goal);   

    Heues EnumNext();

    bool IsGoal()const;

    void View()const;   

private:

    Heuristic(const Heuristic *bheu,int vt);

};


//Heuristic.cpp

#include "Heuristic.h"

#include <algorithm>

 

Heuristic::Heuristic(Graph *graph,int start,int goal)

{

    this->graph = graph;

    foots.push_back(start);

    this->goal = goal;

}

Heues Heuristic::EnumNext()

{

    Heues nheues;

    int last_foot = (*foots.rbegin());//가장 최근에 방문한 정점

    Neighbors neighbors = graph->FindNeighbors(last_foot);//마지막 방문 정점의 이웃하는 정점을 구함

    FIter seek = neighbors.begin();

    FIter last = neighbors.end();

    for(  ;seek != last; ++seek)

    {

        if(find(foots.begin(), foots.end(),*seek) == foots.end())//방문한 적이 없으면

        {

            nheues.push_back(new Heuristic(this,*seek));//*seek를 추가 방문하는 새로운 경험을 생성

        }           

    }

    return nheues;

}

bool Heuristic::IsGoal()const

{

    return (*foots.rbegin()) == goal;

}

void Heuristic::View()const

{

    cout<<"Foots: ";

    CFIter seek = foots.begin();

    CFIter last = foots.end();

    for(  ;seek != last; ++seek)

    {

        cout<<(*seek)<<" ";

    }

    cout<<endl;

}

 

Heuristic::Heuristic(const Heuristic *bheu,int vt)

{

    this->graph = bheu->graph;

    foots = bheu->foots;

    this->goal = bheu->goal;

 

    foots.push_back(vt);//vt를 방문한 행적에 추가

}

 



//Program.cpp

#include "Heuristic.h"

#include <stack>

using namespace std;

int main()

{

    Graph *graph = new Graph(9);//그래프 동적 생성

    graph->AddEdge(0, 1);//간선 추가

    graph->AddEdge(0, 2);//간선 추가

    graph->AddEdge(1, 2);//간선 추가

    graph->AddEdge(1, 3);//간선 추가

    graph->AddEdge(2, 4);//간선 추가

    graph->AddEdge(3, 6);//간선 추가

    graph->AddEdge(4, 5);//간선 추가

    graph->AddEdge(4, 6);//간선 추가

    graph->AddEdge(4, 7);//간선 추가

    graph->AddEdge(6, 8);//간선 추가

    graph->ViewNeighbors();

   

    stack<Heuristic *> hs;

   

    Heuristic *heu = new Heuristic(graph,0,8);//초기 경험 정보를 생성

    hs.push(heu);//스택에 보관

    while(hs.empty() == false) //반복(스택이 비어 있지 않다면)

    {

        heu = hs.top();//스택에서 경험 정보 꺼내옮

        hs.pop();

        heu->View();

        Heues nheues = heu->EnumNext();//스택에서 꺼내온 경험 정보에서 다음 경험 목록 조사

        HIter seek = nheues.begin();

        HIter last = nheues.end();

        for(  ;seek != last; ++seek)//반복(다음 경험 목록을 순차적으로 반복)

        {

            if((*seek)->IsGoal())//목적지에 도달하면

            {

                cout<<"솔루션 ";

                (*seek)->View();//결과 출력

                delete (*seek);

            }

            else//그렇지 않다면

            {

                hs.push(*seek);//스택에 보관

            }

        }

        delete heu;

    }

 

    return 0;

}

 

다음은 방향성있는 그래프에서 실행한 결과입니다.

방향성 있는 그래프와 인접 행렬

▷ 실행 결과

=== 이웃 정점 ===

0의 이웃: 1 2

1의 이웃: 2 3

2의 이웃: 4

3의 이웃: 6

4의 이웃: 5 6 7

5의 이웃:

6의 이웃: 8

7의 이웃:

8의 이웃:

 

Foots: 0

Foots: 0 2

Foots: 0 2 4

Foots: 0 2 4 7

Foots: 0 2 4 6

솔루션 Foots: 0 2 4 6 8

Foots: 0 2 4 5

Foots: 0 1

Foots: 0 1 3

Foots: 0 1 3 6

솔루션 Foots: 0 1 3 6 8

Foots: 0 1 2

Foots: 0 1 2 4

Foots: 0 1 2 4 7

Foots: 0 1 2 4 6

솔루션 Foots: 0 1 2 4 6 8

Foots: 0 1 2 4 5

 

다음은 방향성없는 그래프에서 실행한 결과입니다.

방향성 없는 그래프와 인접 행렬


▷ 실행 결과

▷ 실행 결과

=== 이웃 정점 ===

0의 이웃: 1 2

1의 이웃: 0 2 3

2의 이웃: 0 1 4

3의 이웃: 1 6

4의 이웃: 2 5 6 7

5의 이웃: 4

6의 이웃: 3 4 8

7의 이웃: 4

8의 이웃: 6

 

Foots: 0

Foots: 0 2

Foots: 0 2 4

Foots: 0 2 4 7

Foots: 0 2 4 6

솔루션 Foots: 0 2 4 6 8

Foots: 0 2 4 6 3

Foots: 0 2 4 6 3 1

Foots: 0 2 4 5

Foots: 0 2 1

Foots: 0 2 1 3

Foots: 0 2 1 3 6

솔루션 Foots: 0 2 1 3 6 8

Foots: 0 2 1 3 6 4

Foots: 0 2 1 3 6 4 7

Foots: 0 2 1 3 6 4 5

Foots: 0 1

Foots: 0 1 3

Foots: 0 1 3 6

솔루션 Foots: 0 1 3 6 8

Foots: 0 1 3 6 4

Foots: 0 1 3 6 4 7

Foots: 0 1 3 6 4 5

Foots: 0 1 3 6 4 2

Foots: 0 1 2

Foots: 0 1 2 4

Foots: 0 1 2 4 7

Foots: 0 1 2 4 6

솔루션 Foots: 0 1 2 4 6 8

Foots: 0 1 2 4 6 3

Foots: 0 1 2 4 5


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