用python写一个求解最小斯坦纳树的代码

时间: 2023-12-14 07:38:02 浏览: 24
以下是使用Kruskal算法求解最小斯坦纳树的Python代码: ```python from collections import defaultdict class UnionFind: def __init__(self, n): self.parent = list(range(n)) self.rank = [0] * n def find(self, x): if self.parent[x] != x: self.parent[x] = self.find(self.parent[x]) return self.parent[x] def union(self, x, y): px, py = self.find(x), self.find(y) if px == py: return False if self.rank[px] < self.rank[py]: px, py = py, px self.parent[py] = px if self.rank[px] == self.rank[py]: self.rank[px] += 1 return True def min_spanning_tree(graph): n = len(graph) uf = UnionFind(n) edges = [] for i in range(n): for j in range(i + 1, n): if graph[i][j] > 0: edges.append((i, j, graph[i][j])) edges.sort(key=lambda x: x[2]) tree = defaultdict(list) for u, v, w in edges: if uf.union(u, v): tree[u].append((v, w)) tree[v].append((u, w)) return tree def min_steiner_tree(n, terminals, edges): # 取出所有的终端点 t = len(terminals) if t == 1: return {terminals[0]: []} # 构造子图 subgraph = [[0] * t for _ in range(t)] for i in range(t): for j in range(i + 1, t): if (terminals[i], terminals[j]) in edges: subgraph[i][j] = subgraph[j][i] = edges[(terminals[i], terminals[j])] # 求解子图的最小生成树 subtree = min_spanning_tree(subgraph) # 构造最小斯坦纳树 steiner = defaultdict(list) for u, v, w in edges: if u in subtree and v in subtree[u]: steiner[u].append((v, w)) steiner[v].append((u, w)) elif v in subtree and u in subtree[v]: steiner[v].append((u, w)) steiner[u].append((v, w)) else: for i in range(t): if (u, terminals[i]) in subtree and (v, terminals[i]) in subtree: steiner[terminals[i]].append((u, w + subtree[(u, terminals[i])]) if (u, terminals[i]) in subtree else (v, w + subtree[(v, terminals[i])])) steiner[u].append((terminals[i], w + subtree[(u, terminals[i])]) if (u, terminals[i]) in subtree else (terminals[i], w + subtree[(v, terminals[i])])) steiner[v].append((terminals[i], w + subtree[(v, terminals[i])]) if (v, terminals[i]) in subtree else (terminals[i], w + subtree[(u, terminals[i])])) return steiner # 示例代码 if __name__ == '__main__': n = 5 terminals = [0, 2, 4] edges = { (0, 1): 3, (0, 2): 1, (1, 2): 1, (1, 3): 2, (2, 3): 8, (2, 4): 1, (3, 4): 2 } steiner = min_steiner_tree(n, terminals, edges) print(steiner) ``` 其中,`min_spanning_tree`函数使用Kruskal算法求解最小生成树,`min_steiner_tree`函数则使用贪心算法构造最小斯坦纳树。

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