这篇文章主要介绍了使用C语言实现最小生成树求解的简单方法,包括Prim算法和Kruskal算法的两种求解方式,需要的朋友可以参考下
最小生成树Prim算法朴素版
有几点需要说明一下。
1、2个for循环都是从2开始的,因为一般我们默认开始就把第一个节点加入生成树,因此之后不需要再次寻找它。
2、lowcost[i]记录的是以节点i为终点的最小边权值。初始化时因为默认把第一个节点加入生成树,因此lowcost[i] = graph[1][i],即最小边权值就是各节点到1号节点的边权值。
3、mst[i]记录的是lowcost[i]对应的起点,这样有起点,有终点,即可唯一确定一条边了。初始化时mst[i] = 1,即每条边都是从1号节点出发。
编写程序:对于如下一个带权无向图,给出节点个数以及所有边权值,用Prim算法求最小生成树。
输入数据:
7 11
A B 7
A D 5
B C 8
B D 9
B E 7
C E 5
D E 15
D F 6
E F 8
E G 9
F G 11
输出:
A - D : 5
D - F : 6
A - B : 7
B - E : 7
E - C : 5
E - G : 9
Total:39
最小生成树Prim算法朴素版 C语言实现 代码如下
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #define MAX 100
- #define MAXCOST 0x7fffffff
- int graph[MAX][MAX];
- int Prim(int graph[][MAX], int n)
- {
- /* lowcost[i]记录以i为终点的边的最小权值,当lowcost[i]=0时表示终点i加入生成树 */
- int lowcost[MAX];
- /* mst[i]记录对应lowcost[i]的起点,当mst[i]=0时表示起点i加入生成树 */
- int mst[MAX];
- int i, j, min, minid, sum = 0;
- /* 默认选择1号节点加入生成树,从2号节点开始初始化 */
- for (i = 2; i <= n; i++)
- {
- /* 最短距离初始化为其他节点到1号节点的距离 */
- lowcost[i] = graph[1][i];
- /* 标记所有节点的起点皆为默认的1号节点 */
- mst[i] = 1;
- }
- /* 标记1号节点加入生成树 */
- mst[1] = 0;
- /* n个节点至少需要n-1条边构成最小生成树 */
- for (i = 2; i <= n; i++)
- {
- min = MAXCOST;
- minid = 0;
- /* 找满足条件的最小权值边的节点minid */
- for (j = 2; j <= n; j++)
- {
- /* 边权值较小且不在生成树中 */
- if (lowcost[j] < min && lowcost[j] != 0)
- {
- min = lowcost[j];
- minid = j;
- }
- }
- /* 输出生成树边的信息:起点,终点,权值 */
- printf("%c - %c : %d/n", mst[minid] + 'A' - 1, minid + 'A' - 1, min);
- /* 累加权值 */
- sum += min;
- /* 标记节点minid加入生成树 */
- lowcost[minid] = 0;
- /* 更新当前节点minid到其他节点的权值 */
- for (j = 2; j <= n; j++)
- {
- /* 发现更小的权值 */
- if (graph[minid][j] < lowcost[j])
- {
- /* 更新权值信息 */
- lowcost[j] = graph[minid][j];
- /* 更新最小权值边的起点 */
- mst[j] = minid;
- }
- }
- }
- /* 返回最小权值和 */
- return sum;
- }
- int main()
- {
- int i, j, k, m, n;
- int x, y, cost;
- char chx, chy;
- /* 读取节点和边的数目 */
- scanf("%d%d", &m, &n);
- getchar();
- /* 初始化图,所有节点间距离为无穷大 */
- for (i = 1; i <= m; i++)
- {
- for (j = 1; j <= m; j++)
- {
- graph[i][j] = MAXCOST;
- }
- }
- /* 读取边信息 */
- for (k = 0; k < n; k++)
- {
- scanf("%c %c %d", &chx, &chy, &cost);
- getchar();
- i = chx - 'A' + 1;
- j = chy - 'A' + 1;
- graph[i][j] = cost;
- graph[j][i] = cost;
- }
- /* 求解最小生成树 */
- cost = Prim(graph, m);
- /* 输出最小权值和 */
- printf("Total:%d/n", cost);
- //system("pause");
- return 0;
- }
Kruskal算法:
- void Kruskal(Edge E[],int n,int e)
- {
- int i,j,m1,m2,sn1,sn2,k;
- int vset[MAXE];
- for (i=0;i<n;i++) vset[i]=i; //初始化辅助数组
- k=1; //k表示当前构造最小生成树的第几条边,初值为1
- j=0; //E中边的下标,初值为0
- while (k<n) //生成的边数小于n时循环
- {
- m1=E[j].u;m2=E[j].v; //取一条边的头尾顶点
- sn1=vset[m1];sn2=vset[m2]; //分别得到两个顶点所属的集合编号
- if (sn1!=sn2) //两顶点属于不同的集合,该边是最小生成树的一条边
- {
- printf(" (%d,%d):%d/n",m1,m2,E[j].w);
- k++; //生成边数增1
- for (i=0;i<n;i++) //两个集合统一编号
- if (vset[i]==sn2) //集合编号为sn2的改为sn1
- vset[i]=sn1;
- }
- j++; //扫描下一条边
- }
- }
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