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使用C语言实现最小生成树求解的简单方法

2020-05-23 14:15:59
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供稿:网友

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。

使用C语言实现最小生成树求解的简单方法

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

 

 
  1. #include <stdio.h> 
  2. #include <stdlib.h> 
  3.  
  4. #define MAX 100 
  5. #define MAXCOST 0x7fffffff 
  6.  
  7. int graph[MAX][MAX]; 
  8.  
  9. int Prim(int graph[][MAX], int n) 
  10. /* 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 */ 
  11. int lowcost[MAX]; 
  12.  
  13. /* 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 */ 
  14. int mst[MAX]; 
  15.  
  16. int i, j, min, minid, sum = 0; 
  17.  
  18. /* 默认选择1号节点加入生成树,从2号节点开始初始化 */ 
  19. for (i = 2; i <= n; i++) 
  20. /* 最短距离初始化为其他节点到1号节点的距离 */ 
  21. lowcost[i] = graph[1][i]; 
  22.  
  23. /* 标记所有节点的起点皆为默认的1号节点 */ 
  24. mst[i] = 1; 
  25.  
  26. /* 标记1号节点加入生成树 */ 
  27. mst[1] = 0; 
  28.  
  29. /* n个节点至少需要n-1条边构成最小生成树 */ 
  30. for (i = 2; i <= n; i++) 
  31. min = MAXCOST; 
  32. minid = 0; 
  33.  
  34. /* 找满足条件的最小权值边的节点minid */ 
  35. for (j = 2; j <= n; j++) 
  36. /* 边权值较小且不在生成树中 */ 
  37. if (lowcost[j] < min && lowcost[j] != 0) 
  38. min = lowcost[j]; 
  39. minid = j; 
  40. /* 输出生成树边的信息:起点,终点,权值 */ 
  41. printf("%c - %c : %d/n", mst[minid] + 'A' - 1, minid + 'A' - 1, min); 
  42.  
  43. /* 累加权值 */ 
  44. sum += min; 
  45.  
  46. /* 标记节点minid加入生成树 */ 
  47. lowcost[minid] = 0; 
  48.  
  49. /* 更新当前节点minid到其他节点的权值 */ 
  50. for (j = 2; j <= n; j++) 
  51. /* 发现更小的权值 */ 
  52. if (graph[minid][j] < lowcost[j]) 
  53. /* 更新权值信息 */ 
  54. lowcost[j] = graph[minid][j]; 
  55.  
  56. /* 更新最小权值边的起点 */ 
  57. mst[j] = minid; 
  58. /* 返回最小权值和 */ 
  59. return sum; 
  60.  
  61. int main() 
  62. int i, j, k, m, n; 
  63. int x, y, cost; 
  64. char chx, chy; 
  65.  
  66. /* 读取节点和边的数目 */ 
  67. scanf("%d%d", &m, &n); 
  68. getchar(); 
  69.  
  70. /* 初始化图,所有节点间距离为无穷大 */ 
  71. for (i = 1; i <= m; i++) 
  72. for (j = 1; j <= m; j++) 
  73. graph[i][j] = MAXCOST; 
  74.  
  75. /* 读取边信息 */ 
  76. for (k = 0; k < n; k++) 
  77. scanf("%c %c %d", &chx, &chy, &cost); 
  78. getchar(); 
  79. i = chx - 'A' + 1; 
  80. j = chy - 'A' + 1; 
  81. graph[i][j] = cost; 
  82. graph[j][i] = cost; 
  83.  
  84. /* 求解最小生成树 */ 
  85. cost = Prim(graph, m); 
  86.  
  87. /* 输出最小权值和 */ 
  88. printf("Total:%d/n", cost); 
  89.  
  90. //system("pause"); 
  91. return 0;  

Kruskal算法:

 

 
  1. void Kruskal(Edge E[],int n,int e) 
  2. int i,j,m1,m2,sn1,sn2,k; 
  3. int vset[MAXE]; 
  4. for (i=0;i<n;i++) vset[i]=i; //初始化辅助数组 
  5. k=1; //k表示当前构造最小生成树的第几条边,初值为1 
  6. j=0; //E中边的下标,初值为0 
  7. while (k<n) //生成的边数小于n时循环 
  8. {  
  9. m1=E[j].u;m2=E[j].v; //取一条边的头尾顶点 
  10. sn1=vset[m1];sn2=vset[m2]; //分别得到两个顶点所属的集合编号 
  11. 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 
  12. {  
  13. printf(" (%d,%d):%d/n",m1,m2,E[j].w); 
  14. k++; //生成边数增1 
  15. for (i=0;i<n;i++) //两个集合统一编号 
  16. if (vset[i]==sn2) //集合编号为sn2的改为sn1 
  17. vset[i]=sn1; 
  18. j++; //扫描下一条边 

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