第十三周【项目一 (1,2)Prim算法和Kruskal算法验证】
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/*问题及代码 *Copyright(c)2016,烟台大学计算机学院 *All right reserved. *文件名称:Prim算法的验证.cpp *作者:李潇 *时间:11月30日 *版本号;v1.0 *问题描述: Prim算法的验证和Kruskal算法的验证 *输入描述:带权图的邻接矩阵 *程序输出:最小生成树各边的权 /Prim算法代码:
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#define MAXV 100 //最大顶点个数#define INF 32767 //INF表示∞typedef int InfoType;//以下定义邻接矩阵类型typedef struct{ int no; //顶点编号 InfoType info; //顶点其他信息,在此存放带权图权值} VertexType; //顶点类型typedef struct //图的定义{ int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵 int n,e; //顶点数,弧数 VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息} MGraph; //图的邻接矩阵类型//以下定义邻接表类型typedef struct ANode //弧的结点结构类型{ int adjvex; //该弧的终点位置 struct ANode *nextarc; //指向下一条弧的指针 InfoType info; //该弧的相关信息,这里用于存放权值} ArcNode;typedef int Vertex;typedef struct Vnode //邻接表头结点的类型{ Vertex data; //顶点信息 int count; //存放顶点入度,只在拓扑排序中用 ArcNode *firstarc; //指向第一条弧} VNode;typedef VNode AdjList[MAXV]; //AdjList是邻接表类型typedef struct{ AdjList adjlist; //邻接表 int n,e; //图中顶点数n和边数e} ALGraph; //图的邻接表类型void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g);void Prim(MGraph g,int v);void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g){ int i,j,count=0; //count用于统计边数,即矩阵中非0元素个数 g.n=n; for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) { g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组,Arr[i*n+j]即是Arr[i][j],计算存储位置的功夫在此应用 if(g.edges[i][j]!=0) count++; } g.e=count;}void Prim(MGraph g,int v){ int lowcost[MAXV]; //顶点i是否在U中 int min; int closest[MAXV],i,j,k; for (i=0; i<g.n; i++) //给lowcost[]和closest[]置初值 { lowcost[i]=g.edges[v][i]; closest[i]=v; } for (i=1; i<g.n; i++) //找出n-1个顶点 { min=INF; for (j=0; j<g.n; j++) //在(V-U)中找出离U最近的顶点k if (lowcost[j]!=0 && lowcost[j]<min) { min=lowcost[j]; k=j; //k记录最近顶点的编号 } printf(" 边(%d,%d)权为:%d\n",closest[k],k,min); lowcost[k]=0; //标记k已经加入U for (j=0; j<g.n; j++) //修改数组lowcost和closest if (g.edges[k][j]!=0 && g.edges[k][j]<lowcost[j]) { lowcost[j]=g.edges[k][j]; closest[j]=k; } }}int main(){ MGraph g; int A[6][6]= { {0,6,1,5,INF,INF}, {6,0,5,INF,3,INF}, {1,5,0,5,6,4}, {5,INF,5,0,INF,2}, {INF,3,6,INF,0,6}, {INF,INF,4,2,6,0} }; ArrayToMat(A[0], 6, g); printf("最小生成树构成:\n"); Prim(g,0); return 0;}
运行结果:
Kruskal算法代码:
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#define MAXV 100 //最大顶点个数#define INF 32767 //INF表示∞#define MaxSize 100typedef int InfoType;//以下定义邻接矩阵类型typedef struct{ int no; //顶点编号 InfoType info; //顶点其他信息,在此存放带权图权值} VertexType; //顶点类型typedef struct //图的定义{ int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵 int n,e; //顶点数,弧数 VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息} MGraph; //图的邻接矩阵类型//以下定义邻接表类型typedef struct ANode //弧的结点结构类型{ int adjvex; //该弧的终点位置 struct ANode *nextarc; //指向下一条弧的指针 InfoType info; //该弧的相关信息,这里用于存放权值} ArcNode;typedef int Vertex;typedef struct Vnode //邻接表头结点的类型{ Vertex data; //顶点信息 int count; //存放顶点入度,只在拓扑排序中用 ArcNode *firstarc; //指向第一条弧} VNode;typedef VNode AdjList[MAXV]; //AdjList是邻接表类型typedef struct{ AdjList adjlist; //邻接表 int n,e; //图中顶点数n和边数e} ALGraph; //图的邻接表类型typedef struct{ int u; //边的起始顶点 int v; //边的终止顶点 int w; //边的权值} Edge;void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g);void Prim(MGraph g,int v);void InsertSort(Edge E[],int n);void Kruskal(MGraph g);void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g){ int i,j,count=0; //count用于统计边数,即矩阵中非0元素个数 g.n=n; for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) { g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组,Arr[i*n+j]即是Arr[i][j],计算存储位置的功夫在此应用 if(g.edges[i][j]!=0) count++; } g.e=count;}void InsertSort(Edge E[],int n) //对E[0..n-1]按递增有序进行直接插入排序{ int i,j; Edge temp; for (i=1; i<n; i++) { temp=E[i]; j=i-1; //从右向左在有序区E[0..i-1]中找E[i]的插入位置 while (j>=0 && temp.w<E[j].w) { E[j+1]=E[j]; //将关键字大于E[i].w的记录后移 j--; } E[j+1]=temp; //在j+1处插入E[i] }}void Kruskal(MGraph g){ int i,j,u1,v1,sn1,sn2,k; int vset[MAXV]; Edge E[MaxSize]; //存放所有边 k=0; //E数组的下标从0开始计 for (i=0; i<g.n; i++) //由g产生的边集E for (j=0; j<g.n; j++) if (g.edges[i][j]!=0 && g.edges[i][j]!=INF) { E[k].u=i; E[k].v=j; E[k].w=g.edges[i][j]; k++; } InsertSort(E,g.e); //采用直接插入排序对E数组按权值递增排序 for (i=0; i<g.n; i++) //初始化辅助数组 vset[i]=i; k=1; //k表示当前构造生成树的第几条边,初值为1 j=0; //E中边的下标,初值为0 while (k<g.n) //生成的边数小于n时循环 { u1=E[j].u; v1=E[j].v; //取一条边的头尾顶点 sn1=vset[u1]; sn2=vset[v1]; //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 { printf(" (%d,%d):%d\n",u1,v1,E[j].w); k++; //生成边数增1 for (i=0; i<g.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 }}int main(){ MGraph g; int A[6][6]= { {0,6,1,5,INF,INF}, {6,0,5,INF,3,INF}, {1,5,0,5,6,4}, {5,INF,5,0,INF,2}, {INF,3,6,INF,0,6}, {INF,INF,4,2,6,0} }; ArrayToMat(A[0], 6, g); printf("最小生成树构成:\n"); Kruskal(g); return 0;}
运行结果:
知识点总结:
Prim算法和Kruskal算法,目的都是相同的而思路不同,各有其精妙之处
心得体会:
理解他们算法的思路确实有点难,跟着代码走一遍画出来理解的效果不错。
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