哈密​​顿环

在无向图中，哈密顿路径是一条路径，该路径仅访问每个顶点一次，哈密顿循环或回路是哈密顿路径，即从最后一个顶点到第一个顶点都有一条边。

在此问题中，我们将尝试确定图是否包含哈密顿循环。并且当存在哈密顿循环时，也要打印该循环。

输入输出

Input:
The adjacency matrix of a graph G(V, E).Output:
The algorithm finds the Hamiltonian path of the given graph. For this case it is (0, 1, 2, 4, 3, 0). This graph has some other Hamiltonian paths.
If one graph has no Hamiltonian path, the algorithm should return false.

算法

isValid(v,k)

输入- 顶点v和位置k。

输出-检查将v放置在位置k是否有效。

Begin
   if there is no edge between node(k-1) to v, then
      return false
   if v is already taken, then
      return false
   return true; //otherwise it is valid
End

cycleFound（节点k）

输入-图的节点。

输出-当存在哈密顿循环时为true，否则为false。

Begin
   if all nodes are included, then
      if there is an edge between nodes k and 0, then
         return true
      else
         return false;

   for all vertex v except starting point, do
      if isValid(v, k), then //when v is a valid edge
         add v into the path
         if cycleFound(k+1) is true, then
            return true
         otherwise remove v from the path
   done
   return false
End

示例

#include<iostream>
#define NODE 5
using namespace std;

int graph[NODE][NODE] = {
   {0, 1, 0, 1, 0},
   {1, 0, 1, 1, 1},
   {0, 1, 0, 0, 1},
   {1, 1, 0, 0, 1},
   {0, 1, 1, 1, 0},
};
   
/* int graph[NODE][NODE] = {
   {0, 1, 0, 1, 0},
   {1, 0, 1, 1, 1},
   {0, 1, 0, 0, 1},
   {1, 1, 0, 0, 0},
   {0, 1, 1, 0, 0},
}; */

int path[NODE];

void displayCycle() {
   cout<<"Cycle: ";

   for (int i = 0; i < NODE; i++)
      cout << path[i] << " ";
   cout << path[0] << endl;      //print the first vertex again
}

bool isValid(int v, int k) {
   if (graph [path[k-1]][v] == 0)   //if there is no edge
      return false;

   for (int i = 0; i < k; i++)   //if vertex is already taken, skip that
      if (path[i] == v)
         return false;
   return true;
}

bool cycleFound(int k) {
   if (k == NODE) {             //when all vertices are in the path
      if (graph[path[k-1]][ path[0] ] == 1 )
         return true;
      else
         return false;
   }

   for (int v = 1; v < NODE; v++) {       //for all vertices except starting point
      if (isValid(v,k)) {                //if possible to add v in the path
         path[k] = v;
         if (cycleFound (k+1) == true)
            return true;
         path[k] = -1;               //when k vertex will not in the solution
      }
   }
   return false;
}

bool hamiltonianCycle() {
   for (int i = 0; i < NODE; i++)
      path[i] = -1;
   path[0] = 0; //first vertex as 0

   if ( cycleFound(1) == false ) {
      cout << "Solution does not exist"<<endl;
      return false;
   }

   displayCycle();
   return true;
}

int main() {
   hamiltonianCycle();
}

输出结果

Cycle: 0 1 2 4 3 0