计算机网络__实验__距离矢量路由算法C++实现源代码

创作日志： 昨天检查完了计网实验，这个代码完全是我自己码的，当时做的时候没在网上找。

目录

一、实验要求

二、使用说明书

三、源代码

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一、实验要求

网络拓扑图

 

1、将上面的网络拓扑图保存待用

       例如，可用二维数组保存，数组下标或索引可隐含表示网络节点。数组元素保存网络拓扑图边上的权值。 

2、为每个网络节点初始化并保存一张路由表 

3、给每个网络节点一次执行距离矢量路由更新的机会，可用一个循环达到此效果

      例如，当A执行距离矢量路由更新时，它需要它的邻居B和G的路由表，这里可忽略B和G发送路由表的操作，直接使用即可。      

      A更新前的路由表不能丢弃，原因有二：一、需要与更新后的路由表比较，看是否有变化；二、在A的邻居节点执行距离矢量路由更新时，它使用的是A的旧表，尽管此方式并非实际所用，但我们要求采用此种方式模拟所有节点同时进行路由更新的效果。

      需要记录这一次路由更新过程中，每个节点的路由表是否发生变化。可用一个布尔变量来标记，初始化这个布尔变量为“假”，若出现一个网络节点的路由表发生变化的情况就置为“真”。 

4、若布尔变量为“真”，则累加一次更新记录，并重复开始步骤3；若为“假”，则所有节点的路由表稳定了，可以输出一个节点从初始到稳定的所有路由表数据以及更新次数。

 

 

二、使用说明书

数据结构： 1. 用来存储网络结点拓扑图的图结构 (class G)

                   2.  路由表结构（class route_table)

                   3. 路由表的每一行的表项结构（class route_node)

数据文件：

        我是采用读取文件的形式，这样子给老师展示的时候也不用手动输入浪费时间了，并且养成用文件输入的习惯是有必要的。

        文件1：vNumber.txt  （存放网络结点的总数量）

        文件2：vertex.txt  （存放所有网络结点的名字，我用的都是ABC这种） 

        文件3：edge.txt  （存放边的信息，即两顶点名字和边的权值）

示例输入：

                                             

 

运行结果（先po出来 :)  说明可以运行哒 ）：

             

 

三、源代码

    一共两个文件：一个头文件，一个源文件。

   头文件：Graph.h

#pragma once
using namespace std;


class G {
public:
	int vNumber;  //顶点数量

	char vertex[30];  //最多顶点数量 30
	int edge[30][30];   //边集合

public:
	G() {
		//构造函数，先把所有权值置0
		memset(edge,0,sizeof(edge));
	}
};

class route_node {
public:
	char destination; //目的结点的名字
	char exit; //出口结点的名字
	int distance;  //最短路径长度
};

class route_table {
public:
	char route_name;
	route_node items[30];  //至多30个表项
};

   源文件：距离路由矢量算法.cpp

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<assert.h>

#include<string>
#include "Graph.h"
using namespace std;

route_table tables[30];  //路由表                     新
route_table temp_tables[30]; //缓存更改前的路由表     旧

void read_file_to_G( G* g ) {
	string s;

	//创建流对象
	ifstream ifs0,ifs1, ifs2;

	//打开文件，判断文件是否打开成功
	ifs0.open("..\\数据文件\\vNumber2.txt", ios::in);
	assert(ifs0.is_open()); //若失败，则输出错误消息，并终止进程

	ifs1.open("..\\数据文件\\vertex2.txt", ios::in);
	assert(ifs1.is_open()); 

	ifs2.open("..\\数据文件\\edge2.txt", ios::in);
	assert(ifs2.is_open()); 

	//顶点数目
	while (getline(ifs0, s)) {
		g->vNumber = atoi(s.c_str());
	}
	
    //顶点文件，按字符读取
	while(!ifs1.eof()) {
		ifs1 >> g->vertex;
	}


	//边文件，按行读取，每行为两个顶点值和它们的边的权值
	while ( getline(ifs2, s)) {
		char v1 = s[0]; //获取第一个顶点
		char v2 = s[1]; //获取第二个顶点
		g->edge[v1- 65][v2 - 65] = atoi(s.substr(2).c_str());  //后面的就是权值了
		g->edge[v2 - 65][v1 - 65] = g->edge[v1 - 65][v2 - 65]; //对称矩阵

		//v-65是为了通过ASC码获取相应的下标，A对应65-65也就是0，B对应1，以此类推
	}

	ifs0.close();
	ifs1.close();         	//关闭文件输入流 
	ifs2.close();
}

//初始化路由表的函数
void init_route_table( G* g) {

	//遍历每个结点
	for (int i = 0; i < g->vNumber; i++) {
		tables[i].route_name = g->vertex[i];  //路由表所有者名字

		//遍历矩阵的相应行，填写自己的初始路由表
		for (int j = 0; j < g->vNumber; j++) {
			//如果是临接的
			if (g->edge[i][j] != 0) {

				//结点 i 的第 j 个表项：
				tables[i].items[j].destination = g->vertex[j]; //目的地
				tables[i].items[j].exit = g->vertex[j]; //出口和目的地一样
				tables[i].items[j].distance = g->edge[i][j];  //开销
			}

		}
	}
}

//拷贝路由表函数
void copy_table(G* g,route_table* oldt,route_table* newt) {
	newt->route_name = oldt->route_name;
	for (int r = 0; r < g->vNumber; r++) {
		newt->items[r].destination = oldt->items[r].destination;
		newt->items[r].distance = oldt->items[r].distance;
		newt->items[r].exit = oldt->items[r].exit;
	}
}



//距离矢量路由算法
void Distance_vector_routing(G* g) {
	int count = 0 ; //更新计数
	bool is_change; //路由表是否有变化的布尔值

	//还没稳定，就进行一轮更新
	   do {
		    count++;
			is_change = false; 

			//先把上次的路由表全部保存起来，至temp_tables
			for (int c = 0; c < g->vNumber; c++) {
				copy_table(g, &tables[c], &temp_tables[c]);
			}

			
			//依据temp_tables，依次更新每个结点 m 的路由表，更新后的至tables
			for (int m = 0; m < g->vNumber; m++) {

				//遍历它的路由表，更新每一个表项 q 
				for (int q = 0; q < g->vNumber ; q++) {
					//分两种情况： 1.不为0，需要比较判断是否更新
					//             2.表项的距离是0，说明要进行第一次更新
	
					int curdis = temp_tables[m].items[q].distance; //记录m->q最小距离

					if (curdis != 0) {
						//遍历与m相邻的结点
						for (int u = 0; u < g->vNumber; u++) {

							// ！0 也就是u->q的路径是已知的
							if (g->edge[m][u] != 0 && temp_tables[u].items[q].distance != 0) {

								// m->u  +  u->q 的距离 比 curdis 更小吗？
								if (g->edge[m][u] + temp_tables[u].items[q].distance < curdis) {

									is_change = true;  //修改标记

									curdis = g->edge[m][u] + temp_tables[u].items[q].distance;
									tables[m].items[q].exit = g->vertex[u]; //出口改成u
									tables[m].items[q].distance = curdis;  //最短距离修改
								}

							}
						}
					}

					else {
						//遍历与m相邻的结点
						for (int u = 0; u < g->vNumber; u++) {

							if (g->edge[m][u] != 0 && temp_tables[u].items[q].distance != 0) {

									is_change = true;  //修改标记

									curdis = g->edge[m][u] + temp_tables[u].items[q].distance;
									tables[m].items[q].destination = g->vertex[q]; //添加目的结点
									tables[m].items[q].exit = g->vertex[u]; //出口改成u
									tables[m].items[q].distance = curdis;  //最短距离修改

							}
						}
					}

				}

			}



	   } while (is_change);

	   cout << endl<< "更新次数：" << count << endl << endl;
	
}

//打印路由表函数
void print_route_table(G* g) {

	for (int i = 0; i < g->vNumber; i++) {
		cout << tables[i].route_name << "的路由表：" << endl << endl;
		cout << "目的结点  " << "出口结点  " << "开销" << endl;
		for (int j = 0; j < g->vNumber; j++) {
			cout << "      "<<tables[i].items[j].destination << "\t"
				 << "      " << tables[i].items[j].exit << "\t"
				 << "      " << tables[i].items[j].distance << "\t"
				 << endl;
		}
		cout << endl;
	}
}


int main() {
	G routes;  //结点分布图
	
	read_file_to_G(&routes);  //读取文件

        /* 打印存放网络拓扑图的二维矩阵
	char c = 'A';
	cout << "\tA\tB\tC\tD\tE\tF\tG\tH\t" << endl << endl;
	for (int s = 0; s < routes.vNumber; s++) {
		cout << char(c+s) << "\t";
		for (int t = 0; t < routes.vNumber; t++) {
			cout << routes.edge[s][t] << "\t";
		}
		cout << endl;
	}
        */

	init_route_table(&routes);  //初始化所有路由表

	Distance_vector_routing(&routes);   //使用算法


	print_route_table(&routes);   //打印路由表

	return 0;


}