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最小生成树算法:Prim、Kruskal

程序员文章站 2022-06-16 08:47:03
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最小生成树算法:Prim、Kruskal

Prim算法实现完整代码:

#include<iostream>
using namespace std;
const int Max=100;
class MGraph{
    public:
        MGraph(){

        }
        MGraph(int n,int e);
        ~MGraph(){

        }
    public:
    int arc[Max][Max];
    int vertexNum,arcNum;
};
MGraph::MGraph(int n,int e){
    int i,j;
    vertexNum=n;
    arcNum=e;
    for(int i=0;i<n;i++)
    for(int j=0;j<n;j++)
    arc[i][j]=10000;
    for(int k=0;k<e;k++){
        cin>>i>>j;//输入边的两个点下标及权值
        cin>>arc[i][j];
        arc[j][i]=arc[i][j];
    }
}
class A{
    public:
    int lowcost;
    int adjvex; 
};
int MinEdge(A shortEdge[],int n){
    int j;
    int p=100001;
    for(int i=1;i<n;i++)
    for(int i=1;i<n;i++)
    if(shortEdge[i].lowcost!=0&&shortEdge[i].lowcost<p){
        p=shortEdge[i].lowcost;
        j=i;
    }
    return j;
}
void Prim(MGraph G){
    A shortEdge[Max];
    for(int i=1;i<G.vertexNum;i++){
        shortEdge[i].lowcost=G.arc[0][i];
        shortEdge[i].adjvex=0;
    }
    shortEdge[0].lowcost=0;
    for(int i=1;i<G.vertexNum;i++){
        int k=0,j=0;
        k=MinEdge(shortEdge,G.vertexNum);
        cout<<"("<<shortEdge[k].adjvex<<","<<k<<") "<<shortEdge[k].lowcost<<endl;
        shortEdge[k].lowcost=0;
        for(j=1;j<G.vertexNum;j++){
          if(shortEdge[j].lowcost!=0){
            if(G.arc[k][j]<shortEdge[j].lowcost){
                shortEdge[j].lowcost=G.arc[k][j];
                shortEdge[j].adjvex=k;
            }
          } 
        }
    }
    int num=0;
    for(int i=1;i<G.vertexNum;i++)
    num+=G.arc[i][shortEdge[i].adjvex];
    cout<<"最大的权值为:"<<num<<endl; 
}
int main(){
  int n,e;
  cin>>n>>e;//输入顶点数、边数
  MGraph G(n,e);
  Prim(G);
  return 0;
}

Kruskal算法的基本思想是以边为主导地位,始终都是选择当前可用的最小权值的边,步骤如下:

(1)设一个有n个顶点的连通网络为G(V,E),最初先构造一个只有n个顶点,没有边的非连通图T{V,Ø},图中每个顶点自成一个连通分量;

(2)当在E中选择一条具有最小权值的边时,若该边的两个顶点落在不同的连通分量上,则将此边加入到T中;否则,即这条边的两个顶点落在同一个连通分量上,则将此边舍去(此后永不选用这条边),重新选择一条权值最小的边;

(3)如此重复下去,直到所有顶点在同一个连通分量上为止。

Kruskal算法实现:

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int MaxVertex=10;
const int MaxEdge=100;
struct EdgeType{
    public:
    int from,to;
    int weight;
};
bool cmp(struct EdgeType a,struct EdgeType b){
    if(a.weight<b.weight){
        return true;
    }
    return false;
}
class EdgeGraph{
    public:
    EdgeType edge[MaxEdge];
    int vertexNum,edgeNum;
    EdgeGraph(int vertexNum,int edgeNum);
};
EdgeGraph::EdgeGraph(int vertexNum,int edgeNum){
    EdgeType edge1[edgeNum];
    for(int i=0;i<edgeNum;i++)
    cin>>edge1[i].from>>edge1[i].to>>edge1[i].weight;//输入边的两个点下标及权值 
    sort(edge1,edge1+edgeNum,cmp);
    for(int i=0;i<edgeNum;i++)
    edge[i]=edge1[i];
    this->edgeNum=edgeNum;
    this->vertexNum=vertexNum;
}
int FindRoot(int parent[],int v){
    int t=v;
    while(parent[t]!=-1)
    t=parent[t];
    return t;
} 
void Kruskal(EdgeGraph G){
    int parent[MaxVertex],vex1,vex2,num=0,sum=0;
    for(int i=0;i<G.vertexNum;i++)
    parent[i]=-1;
    for(int i=0;i<G.edgeNum;i++){
        vex1=FindRoot(parent,G.edge[i].from);
        vex2=FindRoot(parent,G.edge[i].to);
        if(vex1!=vex2){
            parent[vex2]=vex1;
            num++;
            sum+=G.edge[i].weight;
            if(num==(G.vertexNum-1))
            break;
        }
    }
    cout<<"最小的权值为:"<<sum<<endl;
}
int main(){
    int vertexNum,edgeNum;
    cin>>vertexNum>>edgeNum;//输入顶点数、边数 
    EdgeGraph G(vertexNum,edgeNum);
    Kruskal(G);
    return 0;
}

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