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ja/codes/c/chapter_graph/graph_adjacency_matrix.c

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+/**
+ * File: graph_adjacency_matrix.c
+ * Created Time: 2023-07-06
+ * Author: NI-SW (947743645@qq.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.h"
+
+// 頂点数の最大値を 100 と仮定する
+#define MAX_SIZE 100
+
+/* 隣接行列に基づく無向グラフ構造体 */
+typedef struct {
+    int vertices[MAX_SIZE];
+    int adjMat[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
+    int size;
+} GraphAdjMat;
+
+/* コンストラクタ */
+GraphAdjMat *newGraphAdjMat() {
+    GraphAdjMat *graph = (GraphAdjMat *)malloc(sizeof(GraphAdjMat));
+    graph->size = 0;
+    for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
+        for (int j = 0; j < MAX_SIZE; j++) {
+            graph->adjMat[i][j] = 0;
+        }
+    }
+    return graph;
+}
+
+/* デストラクタ */
+void delGraphAdjMat(GraphAdjMat *graph) {
+    free(graph);
+}
+
+/* 頂点を追加 */
+void addVertex(GraphAdjMat *graph, int val) {
+    if (graph->size == MAX_SIZE) {
+        fprintf(stderr, "グラフの頂点数が最大値に達しました\n");
+        return;
+    }
+    // n 番目の頂点を追加し、n 行目と n 列目を 0 にする
+    int n = graph->size;
+    graph->vertices[n] = val;
+    for (int i = 0; i <= n; i++) {
+        graph->adjMat[n][i] = graph->adjMat[i][n] = 0;
+    }
+    graph->size++;
+}
+
+/* 頂点を削除 */
+void removeVertex(GraphAdjMat *graph, int index) {
+    if (index < 0 || index >= graph->size) {
+        fprintf(stderr, "頂点インデックスが範囲外です\n");
+        return;
+    }
+    // 頂点リストから index の頂点を削除する
+    for (int i = index; i < graph->size - 1; i++) {
+        graph->vertices[i] = graph->vertices[i + 1];
+    }
+    // 隣接行列で index 行を削除する
+    for (int i = index; i < graph->size - 1; i++) {
+        for (int j = 0; j < graph->size; j++) {
+            graph->adjMat[i][j] = graph->adjMat[i + 1][j];
+        }
+    }
+    // 隣接行列で index 列を削除する
+    for (int i = 0; i < graph->size; i++) {
+        for (int j = index; j < graph->size - 1; j++) {
+            graph->adjMat[i][j] = graph->adjMat[i][j + 1];
+        }
+    }
+    graph->size--;
+}
+
+/* 辺を追加 */
+// 引数 i, j は vertices の要素インデックスに対応する
+void addEdge(GraphAdjMat *graph, int i, int j) {
+    if (i < 0 || j < 0 || i >= graph->size || j >= graph->size || i == j) {
+        fprintf(stderr, "辺インデックスが範囲外であるか、同一です\n");
+        return;
+    }
+    graph->adjMat[i][j] = 1;
+    graph->adjMat[j][i] = 1;
+}
+
+/* 辺を削除 */
+// 引数 i, j は vertices の要素インデックスに対応する
+void removeEdge(GraphAdjMat *graph, int i, int j) {
+    if (i < 0 || j < 0 || i >= graph->size || j >= graph->size || i == j) {
+        fprintf(stderr, "辺インデックスが範囲外であるか、同一です\n");
+        return;
+    }
+    graph->adjMat[i][j] = 0;
+    graph->adjMat[j][i] = 0;
+}
+
+/* 隣接行列を出力 */
+void printGraphAdjMat(GraphAdjMat *graph) {
+    printf("頂点リスト = ");
+    printArray(graph->vertices, graph->size);
+    printf("隣接行列 =\n");
+    for (int i = 0; i < graph->size; i++) {
+        printArray(graph->adjMat[i], graph->size);
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+int main() {
+    // 無向グラフを初期化
+    GraphAdjMat *graph = newGraphAdjMat();
+    int vertices[] = {1, 3, 2, 5, 4};
+    for (int i = 0; i < 5; i++) {
+        addVertex(graph, vertices[i]);
+    }
+    int edges[][2] = {{0, 1}, {0, 3}, {1, 2}, {2, 3}, {2, 4}, {3, 4}};
+    for (int i = 0; i < 6; i++) {
+        addEdge(graph, edges[i][0], edges[i][1]);
+    }
+    printf("\n初期化後のグラフは\n");
+    printGraphAdjMat(graph);
+
+    /* 辺を追加 */
+    // 頂点 1, 2 のインデックスはそれぞれ 0, 2
+    addEdge(graph, 0, 2);
+    printf("\n辺 1-2 を追加した後のグラフは\n");
+    printGraphAdjMat(graph);
+
+    /* 辺を削除 */
+    // 頂点 1, 3 のインデックスはそれぞれ 0, 1
+    removeEdge(graph, 0, 1);
+    printf("\n辺 1-3 を削除した後のグラフは\n");
+    printGraphAdjMat(graph);
+
+    /* 頂点を追加 */
+    addVertex(graph, 6);
+    printf("\n頂点 6 を追加した後のグラフは\n");
+    printGraphAdjMat(graph);
+
+    /* 頂点を削除 */
+    // 頂点 3 のインデックスは 1
+    removeVertex(graph, 1);
+    printf("\n頂点 3 を削除すると、グラフは次のようになります\n");
+    printGraphAdjMat(graph);
+
+    // メモリを解放する
+    delGraphAdjMat(graph);
+
+    return 0;
+}