在n个城市之间建设网络,只需保证连通即可,求最经济的架设方法。存储结构采用多种,求解算法亦多种。用C语言实现其完整算法。
时间: 2024-03-23 07:40:28 浏览: 27
这个问题可以通过最小生成树算法来解决,其中Kruskal算法和Prim算法都可以实现,这里我选择Kruskal算法来解决。
首先,我们需要将n个城市看作n个顶点,城市之间的道路看作边。然后我们需要给每条边赋予一个权值,这个权值可以是该道路的建设成本,或者是道路的长度等等。接着,我们需要找到一种方法,通过连接某些边来形成一个连通图,并且这个连通图的边权之和最小。这个方法就是最小生成树算法。
Kruskal算法的基本思路是:将边按照权值从小到大排序,然后依次加入到连通图中,如果加入该边会形成环,则跳过该边。一直重复这个过程,直到所有的点都在同一个连通图中为止。最后形成的边集合即为最小生成树。
以下是C语言实现Kruskal算法的代码示例:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_VERTICES 100
#define MAX_EDGES 10000
//边结构体
typedef struct {
int from, to, weight;
} Edge;
//并查集结构体
typedef struct {
int parent[MAX_VERTICES];
int rank[MAX_VERTICES];
} UnionFind;
//并查集初始化函数
void MakeSet(UnionFind* uf, int n) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
uf->parent[i] = i;
uf->rank[i] = 0;
}
}
//并查集查找函数
int Find(UnionFind* uf, int x) {
if (uf->parent[x] == x) {
return x;
}
return uf->parent[x] = Find(uf, uf->parent[x]);
}
//并查集合并函数
void Union(UnionFind* uf, int x, int y) {
int px = Find(uf, x);
int py = Find(uf, y);
if (px == py) {
return;
}
if (uf->rank[px] < uf->rank[py]) {
uf->parent[px] = py;
} else if (uf->rank[px] > uf->rank[py]) {
uf->parent[py] = px;
} else {
uf->parent[py] = px;
uf->rank[px]++;
}
}
//边比较函数,用于排序
int cmp(const void* a, const void* b) {
return ((Edge*)a)->weight - ((Edge*)b)->weight;
}
//Kruskal算法函数
void Kruskal(Edge* edges, int n, int m) {
//按照边权从小到大排序
qsort(edges, m, sizeof(Edge), cmp);
//初始化并查集
UnionFind uf;
MakeSet(&uf, n);
//遍历每一条边
int count = 0, sum = 0;
Edge* result = (Edge*)malloc(sizeof(Edge) * (n - 1));
for (int i = 0; i < m && count < n - 1; i++) {
int u = edges[i].from;
int v = edges[i].to;
if (Find(&uf, u) != Find(&uf, v)) {
Union(&uf, u, v);
result[count++] = edges[i];
sum += edges[i].weight;
}
}
//输出最小生成树的边权之和和边集合
printf("Minimum cost: %d\n", sum);
printf("Edges:\n");
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
printf("(%d, %d, %d)\n", result[i].from, result[i].to, result[i].weight);
}
free(result);
}
int main() {
int n, m;
Edge edges[MAX_EDGES];
//输入城市数和道路数
printf("Enter the number of cities and roads:\n");
scanf("%d%d", &n, &m);
//输入每一条边的起点、终点和权值
printf("Enter the information of each road:\n");
for (int i = 0; i < m; i++) {
scanf("%d%d%d", &edges[i].from, &edges[i].to, &edges[i].weight);
}
//求解最小生成树
Kruskal(edges, n, m);
return 0;
}
```
注意,这里的代码只是一个简单的实现示例,实际情况中可能需要对输入进行校验,防止越界等错误。