/* file name: dfs.c */
/* 圖形的追蹤: 相鄰串列與蹤向優先搜尋法(DFS)*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_V 100  /*最大節點數*/
#define TRUE 1
#define FALSE 0

/*定義資料結構*/
typedef struct node_tag {
    int vertex;
    struct node_tag *link;
} Node;

Node *adjlist[MAX_V+1];  /*宣告相鄰串列*/
int visited[MAX_V+1];    /*記錄頂點是否已拜訪*/
int total_vertex;


void build_adjlist(void);
void show_adjlist(void);
void show_weight_matrix(void);
void dfs(int);
Node *searchlast(Node *);
int weight_matrix[MAX_V+1][MAX_V+1];  /* 儲存權重矩陣 */

int main()
{
    build_adjlist(); /*以相鄰串列表示圖形*/
    show_weight_matrix(); /*顯示權重矩陣*/
    show_adjlist();  /*顯示串列之資料*/
    puts("\n------Depth Fisrt Search------");
    dfs(1);          /*圖形之蹤向優先搜尋，以頂點1為啟始頂點*/
    printf("\n");
    return 0;
}

void build_adjlist()
{
    FILE *fptr;
    Node *node, *lastnode;
    int vi, vj, weight;
    char line[256];
    int line_count = 0;
    
    fptr = fopen("down_1.dat", "r");
    if (fptr == NULL) {
        perror("down_1.dat");
        exit(0);
    }

    // 計算總頂點數
    while (fgets(line, sizeof(line), fptr)) {
        line_count++;
    }
    total_vertex = line_count;  // 總頂點數等於行數
    rewind(fptr);

    // 初始化陣列及各串列啟始值
    for (vi = 1; vi <= total_vertex; vi++) {
        visited[vi] = FALSE;
        adjlist[vi] = (Node *)malloc(sizeof(Node));
        adjlist[vi]->vertex = vi;
        adjlist[vi]->link = NULL;
    }

    // 讀取下三角矩陣
    for (vi = 1; vi <= total_vertex; vi++) {
        // 只讀取到第vi個元素（下三角部分）
        for (vj = 1; vj < vi; vj++) {
            if (fscanf(fptr, "%d", &weight) != 1) {
                printf("Error reading weight at vi=%d, vj=%d\n", vi, vj);
                continue;
            }
            
            // 儲存權重到矩陣
            weight_matrix[vi][vj] = weight;
            weight_matrix[vj][vi] = weight; // 因為是無向圖，所以對稱儲存
            
            // 如果相鄰（weight = 1），則建立連結
            if (weight == 1) {
                // 加入 vi -> vj 的連結
                node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
                node->vertex = vj;
                node->link = NULL;
                lastnode = searchlast(adjlist[vi]);
                lastnode->link = node;

                // 加入 vj -> vi 的連結（因為是無向圖）
                node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
                node->vertex = vi;
                node->link = NULL;
                lastnode = searchlast(adjlist[vj]);
                lastnode->link = node;
            }
        }
        // 讀取對角線元素（一定是0）
        fscanf(fptr, "%d", &weight);
    }

    fclose(fptr);
}

/*顯示各相鄰串列之資料*/
void show_adjlist()
{
    int index;
    Node *ptr;

    puts("Head    adjacency nodes");
    puts("------------------------------");
    for (index = 1; index <= total_vertex; index++) {
        printf("V%-2d ",adjlist[index]->vertex);
        ptr = adjlist[index]->link;
        while (ptr != NULL) {
            printf("--> V%d ",ptr->vertex);
            ptr = ptr->link;
        }
        printf("\n");
    }
}

/* 修改顯示權重矩陣的函數，使其更清晰 */
void show_weight_matrix()
{
    int i, j;
    printf("\n=== Weight Matrix ===\n");
    printf("    ");
    for(j = 1; j <= total_vertex; j++) {
        printf("V%-3d", j);
    }
    printf("\n");
    
    for(i = 1; i <= total_vertex; i++) {
        printf("V%-3d", i);
        for(j = 1; j <= total_vertex; j++) {
            printf("%-4d", weight_matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

/*圖形之蹤向優先搜尋*/
void dfs(int v)
{
    Node *ptr;
    int w;

    printf("V%d ",adjlist[v]->vertex);
    visited[v] = TRUE;          /*設定v頂點為已拜訪過*/
    ptr = adjlist[v]->link;     /*拜訪相鄰頂點*/

    do {
        /* 若頂點尚未走訪，則以此頂點為新啟始點繼續
           做蹤向優先搜尋法走訪，否則找與其相鄰的頂點
           直到所有相連接的節點都已走訪         */
        w = ptr->vertex;
        if (!visited[w])
            dfs(w);
        else
            ptr = ptr->link;
    } while (ptr != NULL);
}

/*搜尋串列最後節點函數*/
Node *searchlast( Node *linklist )
{
    Node *ptr;

    ptr = linklist;
    while (ptr->link != NULL)
        ptr = ptr->link;
    return ptr;
}