///////////////////////////////////////
/// file: algraph.h
/// 邻接表与图的遍历
///////////////////////////////////////

#pragma once

#include <stdexcept>
using std::length_error;
using std::invalid_argument;

///////////////////////////////////////
/// 存储结构

///
/// 图的邻接表(Adjacency-List)存储结构
///
template <typename V, typename E, int M = 20>
struct ALGraph
{
    // 弧结点结构
    struct ArcNode
    {
        E weight;         // 弧上的权值
        int adjvex;       // 邻接点（弧头）
        ArcNode *nextarc; // 指向下一个弧结点（同弧尾的）
    };

    // 顶点结点结构
    struct VexNode
    {
        V data;            // 顶点数据
        ArcNode *firstarc; // 指向第一个弧结点（以该顶点为弧尾的）
    };

    VexNode vexs[M];    // 图中的顶点
    int vexnum, arcnum; // 顶点和弧的数量

    bool visited[M]; // 顶点访问标志
};

///////////////////////////////////////
/// 基本操作

///
/// 初始化图
///
template <typename V, typename E, int M>
void InitGraph(ALGraph<V, E, M> &G)
{
    G.vexnum = 0;
    G.arcnum = 0;
}

///
/// 添加顶点
///
template <typename V, typename E, int M>
int AddVertex(ALGraph<V, E, M> &G, V v)
{
    if (G.vexnum == M)
        throw std::length_error("Too many vertex");

    int i = G.vexnum;
    G.vexs[i].data = v;
    G.vexs[i].firstarc = nullptr;
    G.vexnum++;
    return i;
}

///
/// 添加边
///
template <typename V, typename E, int M>
void AddEdge(ALGraph<V, E, M> &G, int s, int t, E e = 1)
{
    if (s < 0 || s >= G.vexnum)
        throw std::invalid_argument("Invalid source vertex");
    if (t < 0 || t >= G.vexnum)
        throw std::invalid_argument("Invalid target vertex");

    using ArcNode = typename ALGraph<V, E, M>::ArcNode;

    auto p = new ArcNode;
    p->weight = e;
    p->adjvex = t;
    p->nextarc = G.vexs[s].firstarc;
    G.vexs[s].firstarc = p;
    G.arcnum++;
}

///
/// 从顶点 v 出发深度优先遍历图 G
///
template <typename V, typename E, int M, typename F>
void DFS(ALGraph<V, E, M> &G, int v, F visit)
{
    // 访问顶点 v
    visit(G.vexs[v].data);
    G.visited[v] = true;
    // 从顶点 v 的未被访问的邻接点 w 开始继续深度优先搜索
    for (auto p = G.vexs[v].firstarc; p; p = p->nextarc)
    {
        auto w = p->adjvex;
        if (!G.visited[w])
            DFS(G, w, visit);
    }
}

///
/// 深度优先搜索遍历图 G
///
template <typename V, typename E, int M, typename F>
void DFSTraverse(ALGraph<V, E, M> &G, F visit)
{
    // 初始化顶点访问标志 visited
    for (int v = 0; v < G.vexnum; ++v)
        G.visited[v] = false;
    // 从一个未访问的顶点 v 出发深度优先遍历图 G
    for (int v = 0; v < G.vexnum; ++v)
        if (!G.visited[v])
            DFS(G, v, visit);
}