• C++ 算法设计与分析 地图着色问题(中国+美国)


    中国+美国可选择地图着色问题

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    地图着色问题

    地图着色问题(Graph Coloring Problem, GCP) 又称着色问题,是最著名的NP-完全问题之一。

    • 图的m可着色判定问题

    给定无向连通图G和m种不同的颜色。用这些颜色为图G的各顶点着色,每个顶点着一种颜色。是否有一种着色法使G中每条边的2个顶点着不同颜色。

    • 图的m可着色优化问题

    若一个图最少需要m种颜色才能使图中每条边连接的2个顶点着不同颜色,则称这个数m为该图的色数。

    解决方法

    回溯法

    回溯法(探索与回溯法)是一种选优搜索法,又称为试探法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当探索到某一步时,发现原先选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择,这种走不通就退回再走的技术为回溯法,而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”。

    队列

    队列(queue)是一种特殊的线性表,是一种先进先出(FIFO)的数据结构。它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时,称为空队列。

    代码展示

    美国地图着色 代码(c++)

    #include<iostream>
    #include<iomanip>
    #include <string>
    #include <queue>
    using namespace std;
    int N;//选择颜色个数
    //用队列来储存所有的颜色,当选择了颜色的数量,就在队列里生成所选数量的颜色,每次选择优先选择队首颜色,用后放回队尾,以此实现4种以上颜色的使用。
    queue<int> q;
    int color[50]= {0}; //存储对应块对应颜色
    
    typedef struct { //定义图
    	string state[50];  //各州或省的名称
    	int a[50][50]; //州或省的邻接矩阵
    	int vnum,arcnum;//图的顶点数和边数
    } Graph;
    
    //输出颜色信息
    void inforc() {
    
    	cout<<"1.红色  2.蓝色 3.黄色 4.粉色 ";
    
    	if(N>=5) cout<<"5.绿色 ";
    	if(N>=6) cout<<"6.橙色 ";
    	if(N>=7) cout<<"7.白色 ";
    	cout<<endl<<endl;
    }
    
    //输入地图的信息
    void CreateAmericanGraph(Graph &G) {
    	G.vnum=50;
    	G.arcnum=212;
    	//初始化矩阵
    	for(int i=0; i<50; i++){
    		for(int j=0; j<50; j++){
    			G.a[i][j]=0;	
    		}
    	}
    	G.state[0] = "华盛顿州";G.state[1] = "俄勒冈州";G.state[2] = "加利福尼亚州";G.state[3] = "爱达荷州";G.state[4] = "内华达州";
    	G.state[5] = "蒙他拿州";G.state[6] = "犹他州";G.state[7] = "亚利桑那州";G.state[8] = "怀俄明州";G.state[9] = "科罗拉多州";
    	G.state[10] = "新墨西哥州";G.state[11] = "北达科他州";G.state[12] = "南达科他州";G.state[13] = "内布拉斯加州";G.state[14] = "堪萨斯州";
    	G.state[15] = "俄克拉荷马州";G.state[16] = "德克萨斯州";G.state[17] = "明尼苏达州";G.state[18] = "爱荷华州";G.state[19] = "密苏里州";
    	G.state[20] = "阿肯色州";G.state[21] = "路易斯安那州";G.state[22] = "威斯康星州";G.state[23] = "伊利诺斯州";G.state[24] = "密歇根州";
    	G.state[25] = "印第安纳州";G.state[26] = "俄亥俄州";G.state[27] = "肯塔基州";G.state[28] = "田纳西州";G.state[29] = "密西西比州";
    	G.state[30] = "阿拉巴马州";G.state[31] = "佐治亚州";G.state[32] = "佛罗里达州";G.state[33] = "纽约";G.state[34] = "宾夕法尼亚州";
    	G.state[35] = "西弗吉尼亚州";G.state[36] = "弗吉尼亚州";G.state[37] = "北卡罗来纳州";G.state[38] = "南卡罗来纳州";G.state[39] = "缅因州";
    	G.state[40] = "新罕布什尔州";G.state[41] = "佛蒙特州";G.state[42] = "马萨诸塞州";G.state[43] = "罗德岛州";G.state[44] = "康涅狄格州";
    	G.state[45] = "新泽西州";G.state[46] = "德拉华州";G.state[47] = "马里兰州";G.state[48] = "阿拉斯加州";G.state[49] = "夏威夷州";
    	G.a[0][1]=1;G.a[0][3]=1;
    	G.a[1][0]=1;G.a[1][2]=1;G.a[1][3]=1;G.a[1][4]=1;
    	G.a[2][1]=1;G.a[2][4]=1;G.a[2][7]=1;
    	G.a[3][0]=1;G.a[3][1]=1;G.a[3][4]=1;G.a[3][5]=1;G.a[3][6]=1;G.a[3][8]=1;
    	G.a[4][1]=1;G.a[4][2]=1;G.a[4][3]=1;G.a[4][6]=1;G.a[4][7]=1;
    	G.a[5][3]=1;G.a[5][8]=1;G.a[5][11]=1;G.a[5][12]=1;
    	G.a[6][3]=1;G.a[6][4]=1;G.a[6][7]=1;G.a[6][8]=1;G.a[6][9]=1;
    	G.a[7][2]=1;G.a[7][4]=1;G.a[7][6]=1;G.a[7][9]=1;G.a[7][10]=1;
    	G.a[8][3]=1;G.a[8][5]=1;G.a[8][6]=1;G.a[8][9]=1;G.a[8][12]=1;G.a[8][13]=1;
    	G.a[9][6]=1;G.a[9][7]=1;G.a[9][8]=1;G.a[9][10]=1;G.a[9][13]=1;G.a[9][14]=1;
    	G.a[10][7]=1;G.a[10][9]=1;G.a[10][14]=1;G.a[10][15]=1;G.a[10][16]=1;
    	G.a[11][5]=1;G.a[11][12]=1;G.a[11][17]=1;
    	G.a[12][5]=1;G.a[12][8]=1;G.a[12][11]=1;G.a[12][13]=1;G.a[12][17]=1;G.a[12][18]=1;
    	G.a[13][8]=1;G.a[13][9]=1;G.a[13][12]=1;G.a[13][14]=1;G.a[13][18]=1;
    	G.a[14][9]=1;G.a[14][10]=1;G.a[14][13]=1;G.a[14][15]=1;G.a[14][18]=1;G.a[14][19]=1;
    	G.a[15][10]=1;G.a[15][14]=1;G.a[15][16]=1;G.a[15][19]=1;G.a[15][20]=1;
    	G.a[16][10]=1;G.a[16][15]=1;G.a[16][20]=1;G.a[16][21]=1;
    	G.a[17][11]=1;G.a[17][12]=1;G.a[17][18]=1;G.a[17][22]=1;G.a[17][24]=1;
    	G.a[18][12]=1;G.a[18][13]=1;G.a[18][14]=1;G.a[18][17]=1;G.a[18][19]=1;G.a[18][22]=1;G.a[18][23]=1;
    	G.a[19][14]=1;G.a[19][15]=1;G.a[19][18]=1;G.a[19][20]=1;G.a[19][23]=1;
    	G.a[20][15]=1;G.a[20][16]=1;G.a[20][19]=1;G.a[20][21]=1;G.a[20][28]=1;G.a[20][29]=1;
    	G.a[21][16]=1;G.a[21][20]=1;G.a[21][29]=1;
    	G.a[22][17]=1;G.a[22][18]=1;G.a[22][23]=1;G.a[22][24]=1;
    	G.a[23][18]=1;G.a[23][19]=1;G.a[23][22]=1;G.a[23][25]=1;G.a[23][27]=1;
    	G.a[24][17]=1;G.a[24][22]=1;G.a[24][25]=1;G.a[24][26]=1;
    	G.a[25][23]=1;G.a[25][24]=1;G.a[25][26]=1;G.a[25][27]=1;
    	G.a[26][24]=1;G.a[26][25]=1;G.a[26][27]=1;G.a[26][34]=1;G.a[26][35]=1;
    	G.a[27][23]=1;G.a[27][25]=1;G.a[27][26]=1;G.a[27][28]=1;G.a[27][35]=1;G.a[27][36]=1;
    	G.a[28][20]=1;G.a[28][27]=1;G.a[28][29]=1;G.a[28][30]=1;G.a[28][31]=1;G.a[28][36]=1;G.a[28][37]=1;
    	G.a[29][20]=1;G.a[29][21]=1;G.a[29][28]=1;G.a[29][30]=1;
    	G.a[30][28]=1;G.a[30][29]=1;G.a[30][31]=1;
    	G.a[31][28]=1;G.a[31][30]=1;G.a[31][32]=1;G.a[31][37]=1;G.a[31][38]=1;
    	G.a[32][31]=1;
    	G.a[33][34]=1;G.a[33][41]=1;G.a[33][42]=1;G.a[33][44]=1;G.a[33][45]=1;
    	G.a[34][26]=1;G.a[34][33]=1;G.a[34][35]=1;G.a[34][45]=1;G.a[34][46]=1;G.a[34][47]=1;
    	G.a[35][26]=1;G.a[35][27]=1;G.a[35][34]=1;G.a[35][36]=1;G.a[35][46]=1;
    	G.a[36][27]=1;G.a[36][28]=1;G.a[36][35]=1;G.a[36][37]=1;G.a[36][46]=1;
    	G.a[37][28]=1;G.a[37][31]=1;G.a[37][36]=1;G.a[37][38]=1;
    	G.a[38][31]=1;G.a[38][37]=1;
    	G.a[39][40]=1;G.a[39][41]=1;
    	G.a[40][39]=1;G.a[40][41]=1;G.a[40][42]=1;
    	G.a[41][33]=1;G.a[41][39]=1;G.a[41][40]=1;G.a[41][42]=1;
    	G.a[42][33]=1;G.a[42][40]=1;G.a[42][41]=1;G.a[42][43]=1;G.a[42][44]=1;
    	G.a[43][42]=1;G.a[43][44]=1;
    	G.a[44][33]=1;G.a[44][42]=1;G.a[44][43]=1;G.a[44][45]=1;
    	G.a[45][33]=1;G.a[45][34]=1;G.a[45][44]=1;G.a[45][47]=1;
    	G.a[46][34]=1;G.a[46][35]=1;G.a[46][36]=1;G.a[46][47]=1;
    	G.a[47][34]=1;G.a[47][45]=1;G.a[47][46]=1;
    
    }
    
    //输出地图的信息
    void PrintGraph(Graph G) {
    	int i,j;
    	cout<<"省或州的信息:\n";
    	cout<<endl;
    	for(i=0; i<G.vnum; i++) {
    		if(i%3==0&&i!=0){//输出时三个一行 
    			cout<<endl;
    		}
    		//输出序号以及该序号对应省或州的名字 
    		cout<<setw(2)<<left<<i<<"."<<setw(15)<<left<<G.state[i];
    	}
    	cout<<endl<<endl;
    	
    	
    	cout<<"互相接壤的省或州(地图的邻接矩阵):\n";
    	cout<<endl;
    	//遍历邻接矩阵 
    	for(i=0; i<G.vnum; i++){
    		for(j=0; j<G.vnum; j++){
    			//如果邻接矩阵的值为1,说明对应两个州接壤 
    			if(G.a[i][j]==1){
    				cout<<G.state[i]<<"与"<<G.state[j]<<"接壤 ";
    			}
    		}
    		cout<<endl<<endl; 
    	}
    
    	cout<<endl;
    
    }
    
    //颜色比对函数
    int colorsame(int s,Graph G) { 
    	int i,flag=0;   //初始化标志位为零
    	for(i=0; i<s; i++){ //与已经涂过色的州进行比对
    		if(G.a[i][s]==1&&color[i]==color[s]) { //两州接壤且颜色相同
    			flag=1;    //标志为一,在trycolor函数中更换颜色
    			break;
    		}
    	}
    	return flag;  //返回标志值
    }
    
    //输出函数
    void output(Graph G) {
    	for(int i=0; i<G.vnum; i++) {
    		if(i%3==0&&i!=0){
    			cout<<endl;
    		}
    		cout.setf(ios::left);
    		cout<<setw(2)<<i<<"."<<setw(15)<<G.state[i]<<":";//相应州名
    		switch(color[i]) {  //将数字转换成相应颜色
    			case 0:
    				cout<<" 红   ";
    				break;
    			case 1:
    				cout<<" 蓝   ";
    				break;
    			case 2:
    				cout<<" 黄   ";
    				break;
    			case 3:
    				cout<<" 粉   ";
    				break;
    			case 4:
    				cout<<" 绿   ";
    				break;
    			case 5:
    				cout<<" 橙   ";
    				break;
    			case 6:
    				cout<<" 白   ";
    				break;
    		}
    	}
    	cout<<endl;
    }
    
    //通过给定颜色数量初始化颜色队列 
    void initColor(int n){
    	
    	for(int i=0;i<n;i++){
    		q.push(i);
    	}
    } 
    
    
    //上色函数
    void trycolor(int s,Graph G) { //s为着色的起点,本算法从0开始
    	int i;
    	
    	if(s>G.vnum) { //递归出口
    		output(G);
    		system("pause");
    		exit(1);
    	} else {
    		for(i=0; i<N; i++) { //对每种色彩逐个测试
    			int tmp = q.front();
    			q.pop();
    			color[s]=tmp;//把该序号的州或省上色 
    			q.push(tmp);
    			if(colorsame(s,G)==0){//通过colorsame函数测试是否符合颜色要求,如果不符合就选择下一种颜色 
    				trycolor(s+1,G);// 进行下一块着色
    			}
    		}
    		
    	}
    }
    
    
    void operate(Graph G){
    	
    	PrintGraph(G);
    	while(1){
    		cout<<"请问使用几种颜色为地图着色(7,6,5,4)?";
    		cin>>N;
    		if(N<4||N>7){
    			cout << "Error Data!" << endl;
    		}else{
    			cout<<"供您选择的颜色有:";
    			inforc(); //输出颜色信息
    			break;
    		}
    	}
    	
    	initColor(N);
    	trycolor(0,G);
    }
    
    
    
    int main() {
    
    	int n,n1;
    	Graph G;
    
    	
    	while(1) {
    		cout << "                                      " << endl; 
    		cout << "--------------------------------------" << endl;
    		cout << "|               地图着色问题         |" << endl; 
    		cout << "|                                    |" << endl; 
    		cout << "|              1.选择地图            |" << endl;
    		cout << "|                                    |" << endl; 
    		cout << "|                0.退出              |" << endl;
    		cout << "|                                    |" << endl; 
    		cout << "--------------------------------------" << endl;
    		cout << "                请选择:";
    		cin >> n;
    		cout << endl;
    		if(n==0) break;
    		if(n<4&&n>0) {
    			cout << "                                      " << endl; 
    			cout << "--------------------------------------" << endl;
    			cout << "|               选择地图             |" << endl; 
    			cout << "|                                    |" << endl; 
    			cout << "|              1.美国地图            |" << endl;
    			cout << "|                                    |" << endl; 
    			cout << "|                0.退出              |" << endl;
    			cout << "|                                    |" << endl; 
    			cout << "--------------------------------------" << endl;
    			cout << "                请选择:";
    			cin >> n1;
    			if(n1==0){
    				break;
    			} else if(n1==1) {
    				CreateAmericanGraph(G);
    				operate(G);
    			} else {
    				cout << "Error Data!" << endl;
    			}
    			
    			
    		} else {
    			cout << "Error Data!" << endl;
    		}
    
    	}
    	return 0;
    }
    
    
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    结果

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    中国+美国地图着色 代码(c++)

    #include<iostream>
    #include<iomanip>
    #include <string>
    #include <queue>
    using namespace std;
    int N;//选择颜色个数
    //用队列来储存所有的颜色,当选择了颜色的数量,就在队列里生成所选数量的颜色,每次选择优先选择队首颜色,用后放回队尾,以此实现4种以上颜色的使用。
    queue<int> q;
    int color[50]= {0}; //存储对应块对应颜色
    
    typedef struct { //定义图
    	string state[50];  //各州或省的名称
    	int a[50][50]; //州或省的邻接矩阵
    	int vnum,arcnum;//图的顶点数和边数
    } Graph;
    
    //输出颜色信息
    void inforc() {
    
    	cout<<"1.红色  2.蓝色 3.黄色 4.粉色 ";
    
    	if(N>=5) cout<<"5.绿色 ";
    	if(N>=6) cout<<"6.橙色 ";
    	if(N>=7) cout<<"7.白色 ";
    	cout<<endl<<endl;
    }
    
    //输入地图的信息
    void CreateAmericanGraph(Graph &G) {
    	G.vnum=50;
    	G.arcnum=212;
    	//初始化矩阵
    	for(int i=0; i<50; i++){
    		for(int j=0; j<50; j++){
    			G.a[i][j]=0;	
    		}
    	}
    	G.state[0] = "华盛顿州";G.state[1] = "俄勒冈州";G.state[2] = "加利福尼亚州";G.state[3] = "爱达荷州";G.state[4] = "内华达州";
    	G.state[5] = "蒙他拿州";G.state[6] = "犹他州";G.state[7] = "亚利桑那州";G.state[8] = "怀俄明州";G.state[9] = "科罗拉多州";
    	G.state[10] = "新墨西哥州";G.state[11] = "北达科他州";G.state[12] = "南达科他州";G.state[13] = "内布拉斯加州";G.state[14] = "堪萨斯州";
    	G.state[15] = "俄克拉荷马州";G.state[16] = "德克萨斯州";G.state[17] = "明尼苏达州";G.state[18] = "爱荷华州";G.state[19] = "密苏里州";
    	G.state[20] = "阿肯色州";G.state[21] = "路易斯安那州";G.state[22] = "威斯康星州";G.state[23] = "伊利诺斯州";G.state[24] = "密歇根州";
    	G.state[25] = "印第安纳州";G.state[26] = "俄亥俄州";G.state[27] = "肯塔基州";G.state[28] = "田纳西州";G.state[29] = "密西西比州";
    	G.state[30] = "阿拉巴马州";G.state[31] = "佐治亚州";G.state[32] = "佛罗里达州";G.state[33] = "纽约";G.state[34] = "宾夕法尼亚州";
    	G.state[35] = "西弗吉尼亚州";G.state[36] = "弗吉尼亚州";G.state[37] = "北卡罗来纳州";G.state[38] = "南卡罗来纳州";G.state[39] = "缅因州";
    	G.state[40] = "新罕布什尔州";G.state[41] = "佛蒙特州";G.state[42] = "马萨诸塞州";G.state[43] = "罗德岛州";G.state[44] = "康涅狄格州";
    	G.state[45] = "新泽西州";G.state[46] = "德拉华州";G.state[47] = "马里兰州";G.state[48] = "阿拉斯加州";G.state[49] = "夏威夷州";
    	G.a[0][1]=1;G.a[0][3]=1;
    	G.a[1][0]=1;G.a[1][2]=1;G.a[1][3]=1;G.a[1][4]=1;
    	G.a[2][1]=1;G.a[2][4]=1;G.a[2][7]=1;
    	G.a[3][0]=1;G.a[3][1]=1;G.a[3][4]=1;G.a[3][5]=1;G.a[3][6]=1;G.a[3][8]=1;
    	G.a[4][1]=1;G.a[4][2]=1;G.a[4][3]=1;G.a[4][6]=1;G.a[4][7]=1;
    	G.a[5][3]=1;G.a[5][8]=1;G.a[5][11]=1;G.a[5][12]=1;
    	G.a[6][3]=1;G.a[6][4]=1;G.a[6][7]=1;G.a[6][8]=1;G.a[6][9]=1;
    	G.a[7][2]=1;G.a[7][4]=1;G.a[7][6]=1;G.a[7][9]=1;G.a[7][10]=1;
    	G.a[8][3]=1;G.a[8][5]=1;G.a[8][6]=1;G.a[8][9]=1;G.a[8][12]=1;G.a[8][13]=1;
    	G.a[9][6]=1;G.a[9][7]=1;G.a[9][8]=1;G.a[9][10]=1;G.a[9][13]=1;G.a[9][14]=1;
    	G.a[10][7]=1;G.a[10][9]=1;G.a[10][14]=1;G.a[10][15]=1;G.a[10][16]=1;
    	G.a[11][5]=1;G.a[11][12]=1;G.a[11][17]=1;
    	G.a[12][5]=1;G.a[12][8]=1;G.a[12][11]=1;G.a[12][13]=1;G.a[12][17]=1;G.a[12][18]=1;
    	G.a[13][8]=1;G.a[13][9]=1;G.a[13][12]=1;G.a[13][14]=1;G.a[13][18]=1;
    	G.a[14][9]=1;G.a[14][10]=1;G.a[14][13]=1;G.a[14][15]=1;G.a[14][18]=1;G.a[14][19]=1;
    	G.a[15][10]=1;G.a[15][14]=1;G.a[15][16]=1;G.a[15][19]=1;G.a[15][20]=1;
    	G.a[16][10]=1;G.a[16][15]=1;G.a[16][20]=1;G.a[16][21]=1;
    	G.a[17][11]=1;G.a[17][12]=1;G.a[17][18]=1;G.a[17][22]=1;G.a[17][24]=1;
    	G.a[18][12]=1;G.a[18][13]=1;G.a[18][14]=1;G.a[18][17]=1;G.a[18][19]=1;G.a[18][22]=1;G.a[18][23]=1;
    	G.a[19][14]=1;G.a[19][15]=1;G.a[19][18]=1;G.a[19][20]=1;G.a[19][23]=1;
    	G.a[20][15]=1;G.a[20][16]=1;G.a[20][19]=1;G.a[20][21]=1;G.a[20][28]=1;G.a[20][29]=1;
    	G.a[21][16]=1;G.a[21][20]=1;G.a[21][29]=1;
    	G.a[22][17]=1;G.a[22][18]=1;G.a[22][23]=1;G.a[22][24]=1;
    	G.a[23][18]=1;G.a[23][19]=1;G.a[23][22]=1;G.a[23][25]=1;G.a[23][27]=1;
    	G.a[24][17]=1;G.a[24][22]=1;G.a[24][25]=1;G.a[24][26]=1;
    	G.a[25][23]=1;G.a[25][24]=1;G.a[25][26]=1;G.a[25][27]=1;
    	G.a[26][24]=1;G.a[26][25]=1;G.a[26][27]=1;G.a[26][34]=1;G.a[26][35]=1;
    	G.a[27][23]=1;G.a[27][25]=1;G.a[27][26]=1;G.a[27][28]=1;G.a[27][35]=1;G.a[27][36]=1;
    	G.a[28][20]=1;G.a[28][27]=1;G.a[28][29]=1;G.a[28][30]=1;G.a[28][31]=1;G.a[28][36]=1;G.a[28][37]=1;
    	G.a[29][20]=1;G.a[29][21]=1;G.a[29][28]=1;G.a[29][30]=1;
    	G.a[30][28]=1;G.a[30][29]=1;G.a[30][31]=1;
    	G.a[31][28]=1;G.a[31][30]=1;G.a[31][32]=1;G.a[31][37]=1;G.a[31][38]=1;
    	G.a[32][31]=1;
    	G.a[33][34]=1;G.a[33][41]=1;G.a[33][42]=1;G.a[33][44]=1;G.a[33][45]=1;
    	G.a[34][26]=1;G.a[34][33]=1;G.a[34][35]=1;G.a[34][45]=1;G.a[34][46]=1;G.a[34][47]=1;
    	G.a[35][26]=1;G.a[35][27]=1;G.a[35][34]=1;G.a[35][36]=1;G.a[35][46]=1;
    	G.a[36][27]=1;G.a[36][28]=1;G.a[36][35]=1;G.a[36][37]=1;G.a[36][46]=1;
    	G.a[37][28]=1;G.a[37][31]=1;G.a[37][36]=1;G.a[37][38]=1;
    	G.a[38][31]=1;G.a[38][37]=1;
    	G.a[39][40]=1;G.a[39][41]=1;
    	G.a[40][39]=1;G.a[40][41]=1;G.a[40][42]=1;
    	G.a[41][33]=1;G.a[41][39]=1;G.a[41][40]=1;G.a[41][42]=1;
    	G.a[42][33]=1;G.a[42][40]=1;G.a[42][41]=1;G.a[42][43]=1;G.a[42][44]=1;
    	G.a[43][42]=1;G.a[43][44]=1;
    	G.a[44][33]=1;G.a[44][42]=1;G.a[44][43]=1;G.a[44][45]=1;
    	G.a[45][33]=1;G.a[45][34]=1;G.a[45][44]=1;G.a[45][47]=1;
    	G.a[46][34]=1;G.a[46][35]=1;G.a[46][36]=1;G.a[46][47]=1;
    	G.a[47][34]=1;G.a[47][45]=1;G.a[47][46]=1;
    
    }
    
    //输入地图的信息
    void CreateChinaGraph(Graph &G) {
    	G.vnum=34;
    	G.arcnum=140;
    	//初始化矩阵
    	for(int i=0; i<50; i++){
    		for(int j=0; j<50; j++){
    			G.a[i][j]=0;	
    		}
    	}
    	G.state[0]="广西";G.state[1]="广东";G.state[2]="云南";G.state[3]="贵州";G.state[4]="湖南";
    	G.state[5]="江西";G.state[6]="福建";G.state[7]="浙江";G.state[8]="安徽";G.state[9]="湖北";
    	G.state[10]="重庆";G.state[11]="四川";G.state[12]="西藏";G.state[13]="青海";G.state[14]="新疆";
    	G.state[15]="甘肃";G.state[16]="陕西";G.state[17]="宁夏";G.state[18]="内蒙";G.state[19]="北京";
    	G.state[20]="黑龙江";G.state[21]="吉林";G.state[22]="辽宁";G.state[23]="天津";G.state[24]="河北";
    	G.state[25]="山西";G.state[26]="河南";G.state[27]="江苏";G.state[28]="山东";G.state[29]="上海";
    	G.state[30]="海南";G.state[31]="台湾";G.state[32]="香港";G.state[33]="澳门";
    	G.a[0][1]=1;G.a[0][2]=1;G.a[0][3]=1;G.a[0][4]=1;
    	G.a[1][0]=1;G.a[1][4]=1;G.a[1][5]=1;G.a[1][6]=1;G.a[1][32]=1;G.a[1][33]=1;
    	G.a[2][0]=1;G.a[2][3]=1;G.a[2][11]=1;G.a[2][12]=1;
    	G.a[3][0]=1;G.a[3][2]=1;G.a[3][4]=1;G.a[3][10]=1;G.a[3][11]=1;
    	G.a[4][0]=1;G.a[4][1]=1;G.a[4][3]=1;G.a[4][5]=1;G.a[4][9]=1;G.a[4][10]=1;
    	G.a[5][1]=1;G.a[5][4]=1;G.a[5][6]=1;G.a[5][7]=1;G.a[5][8]=1;G.a[5][9]=1;
    	G.a[6][1]=1;G.a[6][5]=1;G.a[6][7]=1;
    	G.a[7][5]=1;G.a[7][6]=1;G.a[7][8]=1;G.a[7][27]=1;G.a[7][29]=1;
    	G.a[8][5]=1;G.a[8][7]=1;G.a[8][9]=1;G.a[8][26]=1;G.a[8][27]=1;G.a[8][28]=1;
    	G.a[9][4]=1;G.a[9][5]=1;G.a[9][8]=1;G.a[9][10]=1;G.a[9][16]=1;G.a[9][26]=1;
    	G.a[10][3]=1;G.a[10][4]=1;G.a[10][9]=1;G.a[10][11]=1;G.a[10][16]=1;
    	G.a[11][2]=1;G.a[11][3]=1;G.a[11][10]=1;G.a[11][12]=1;G.a[11][13]=1;G.a[11][15]=1;G.a[11][16]=1;
    	G.a[12][2]=1;G.a[12][11]=1;G.a[12][13]=1;G.a[12][14]=1;
    	G.a[13][11]=1;G.a[13][12]=1;G.a[13][14]=1;G.a[13][15]=1;
    	G.a[14][12]=1;G.a[14][13]=1;G.a[14][15]=1;
    	G.a[15][11]=1;G.a[15][13]=1;G.a[15][14]=1;G.a[15][16]=1;G.a[15][17]=1;G.a[15][18]=1;
    	G.a[16][9]=1;G.a[16][10]=1;G.a[16][11]=1;G.a[16][15]=1;G.a[16][17]=1;G.a[16][18]=1;G.a[16][25]=1;G.a[16][26]=1;
    	G.a[17][15]=1;G.a[17][16]=1;G.a[17][18]=1;
    	G.a[18][15]=1;G.a[18][16]=1;G.a[18][17]=1;G.a[18][20]=1;G.a[18][21]=1;G.a[18][22]=1;G.a[18][24]=1;G.a[18][25]=1;
    	G.a[19][23]=1;G.a[19][24]=1;
    	G.a[20][18]=1;G.a[20][21]=1;
    	G.a[21][18]=1;G.a[21][20]=1;G.a[21][22]=1;
    	G.a[22][18]=1;G.a[22][21]=1;G.a[22][24]=1;
    	G.a[23][19]=1;G.a[23][24]=1;
    	G.a[24][18]=1;G.a[24][19]=1;G.a[24][22]=1;G.a[24][23]=1;G.a[24][25]=1;G.a[24][26]=1;G.a[24][28]=1;
    	G.a[25][16]=1;G.a[25][18]=1;G.a[25][24]=1;G.a[25][26]=1;
    	G.a[26][8]=1;G.a[26][9]=1;G.a[26][16]=1;G.a[26][24]=1;G.a[26][25]=1;G.a[26][28]=1;
    	G.a[27][7]=1;G.a[27][8]=1;G.a[27][28]=1;G.a[27][29]=1;
    	G.a[28][8]=1;G.a[28][24]=1;G.a[28][26]=1;G.a[28][27]=1;
    	G.a[29][7]=1;G.a[29][27]=1;
    	G.a[32][1]=1;
    	G.a[33][1]=1;
    }
    
    //输出地图的信息
    void PrintGraph(Graph G) {
    	int i,j;
    	cout<<"省或州的信息:\n";
    	cout<<endl;
    	for(i=0; i<G.vnum; i++) {
    		if(i%3==0&&i!=0){//输出时三个一行 
    			cout<<endl;
    		}
    		//输出序号以及该序号对应省或州的名字 
    		cout<<setw(2)<<left<<i<<"."<<setw(15)<<left<<G.state[i];
    	}
    	cout<<endl<<endl;
    	
    	
    	cout<<"互相接壤的省或州(地图的邻接矩阵):\n";
    	cout<<endl;
    	//遍历邻接矩阵 
    	for(i=0; i<G.vnum; i++){
    		for(j=0; j<G.vnum; j++){
    			//如果邻接矩阵的值为1,说明对应两个州接壤 
    			if(G.a[i][j]==1){
    				cout<<G.state[i]<<"与"<<G.state[j]<<"接壤 ";
    			}
    		}
    		cout<<endl<<endl; 
    	}
    
    	cout<<endl;
    
    }
    
    //颜色比对函数
    int colorsame(int s,Graph G) { 
    	int i,flag=0;   //初始化标志位为零
    	for(i=0; i<s; i++){ //与已经涂过色的州进行比对
    		if(G.a[i][s]==1&&color[i]==color[s]) { //两州接壤且颜色相同
    			flag=1;    //标志为一,在trycolor函数中更换颜色
    			break;
    		}
    	}
    	return flag;  //返回标志值
    }
    
    //输出函数
    void output(Graph G) {
    	for(int i=0; i<G.vnum; i++) {
    		if(i%3==0&&i!=0){
    			cout<<endl;
    		}
    		cout.setf(ios::left);
    		cout<<setw(2)<<i<<"."<<setw(15)<<G.state[i]<<":";//相应州名
    		switch(color[i]) {  //将数字转换成相应颜色
    			case 0:
    				cout<<" 红   ";
    				break;
    			case 1:
    				cout<<" 蓝   ";
    				break;
    			case 2:
    				cout<<" 黄   ";
    				break;
    			case 3:
    				cout<<" 粉   ";
    				break;
    			case 4:
    				cout<<" 绿   ";
    				break;
    			case 5:
    				cout<<" 橙   ";
    				break;
    			case 6:
    				cout<<" 白   ";
    				break;
    		}
    	}
    	cout<<endl;
    }
    
    //通过给定颜色数量初始化颜色队列 
    void initColor(int n){
    	
    	for(int i=0;i<n;i++){
    		q.push(i);
    	}
    } 
    
    
    //上色函数
    void trycolor(int s,Graph G) { //s为着色的起点,本算法从0开始
    	int i;
    	
    	if(s>G.vnum) { //递归出口
    		output(G);
    		system("pause");
    		exit(1);
    	} else {
    		for(i=0; i<N; i++) { //对每种色彩逐个测试
    			int tmp = q.front();
    			q.pop();
    			color[s]=tmp;//把该序号的州或省上色 
    			q.push(tmp);
    			if(colorsame(s,G)==0){//通过colorsame函数测试是否符合颜色要求,如果不符合就选择下一种颜色 
    				trycolor(s+1,G);// 进行下一块着色
    			}
    		}
    		
    	}
    }
    
    
    void operate(Graph G){
    	
    	PrintGraph(G);
    	while(1){
    		cout<<"请问使用几种颜色为地图着色(7,6,5,4)?";
    		cin>>N;
    		if(N<4||N>7){
    			cout << "Error Data!" << endl;
    		}else{
    			cout<<"供您选择的颜色有:";
    			inforc(); //输出颜色信息
    			break;
    		}
    	}
    	
    	initColor(N);
    	trycolor(0,G);
    }
    
    
    
    int main() {
    
    	int n,n1;
    	Graph G;
    
    	
    	while(1) {
    		cout << "                                      " << endl; 
    		cout << "--------------------------------------" << endl;
    		cout << "|               地图染色             |" << endl; 
    		cout << "|                                    |" << endl; 
    		cout << "|              1.选择地图            |" << endl;
    		cout << "|                                    |" << endl; 
    		cout << "|                0.退出              |" << endl;
    		cout << "|                                    |" << endl; 
    		cout << "--------------------------------------" << endl;
    		cout << "                请选择:";
    		cin >> n;
    		cout << endl;
    		if(n==0) break;
    		if(n<4&&n>0) {
    			cout << "                                      " << endl; 
    			cout << "--------------------------------------" << endl;
    			cout << "|               选择地图             |" << endl; 
    			cout << "|                                    |" << endl; 
    			cout << "|              1.中国地图            |" << endl;
    			cout << "|                                    |" << endl; 
    			cout << "|              2.美国地图            |" << endl;
    			cout << "|                                    |" << endl; 
    			cout << "|                0.退出              |" << endl;
    			cout << "|                                    |" << endl; 
    			cout << "--------------------------------------" << endl;
    			cout << "                请选择:";
    			cin >> n1;
    			if(n1==0){
    				break;
    			} else if(n1==1) {
    				CreateChinaGraph(G);
    				operate(G);
    			} else if(n1==2) {
    				CreateAmericanGraph(G);
    				operate(G);
    			} else {
    				cout << "Error Data!" << endl;
    			}
    			
    			
    		} else {
    			cout << "Error Data!" << endl;
    		}
    
    	}
    	return 0;
    }
    
    
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