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。存储结构自定。要求用克鲁什卡尔算法求解,如有优化,要有优化过程,用C语言实现

时间: 2024-03-08 17:49:30 浏览: 19
以下是基于 C 语言实现 Kruskal 算法的示例代码,其中使用了路径压缩和按秩合并两种优化方式: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct { int u, v, w; } Edge; int cmp(const void *a, const void *b) { return ((Edge *)a)->w - ((Edge *)b)->w; } int find(int *parent, int x) { if (parent[x] != x) { parent[x] = find(parent, parent[x]); } return parent[x]; } void union_by_rank(int *parent, int *rank, int x, int y) { int px = find(parent, x); int py = find(parent, y); if (px == py) { return; } if (rank[px] < rank[py]) { parent[px] = py; } else if (rank[px] > rank[py]) { parent[py] = px; } else { parent[px] = py; rank[py]++; } } Edge *kruskal(int n, Edge *edges, int m, int *count) { Edge *result = (Edge *)malloc((n - 1) * sizeof(Edge)); int *parent = (int *)malloc(n * sizeof(int)); int *rank = (int *)calloc(n, sizeof(int)); int i, j, k = 0; for (i = 0; i < n; i++) { parent[i] = i; } qsort(edges, m, sizeof(Edge), cmp); for (i = 0, j = 0; i < n - 1 && j < m; j++) { if (find(parent, edges[j].u) != find(parent, edges[j].v)) { union_by_rank(parent, rank, edges[j].u, edges[j].v); result[k++] = edges[j]; i++; } } *count = k; free(parent); free(rank); return result; } int main(void) { int n, m, i, count; printf("Enter number of cities: "); scanf("%d", &n); m = n * (n - 1) / 2; Edge *edges = (Edge *)malloc(m * sizeof(Edge)); k = 0; for (i = 0; i < n - 1; i++) { int j; for (j = i + 1; j < n; j++) { int w; printf("Enter cost of connecting city %d and city %d: ", i + 1, j + 1); scanf("%d", &w); edges[k++] = (Edge){i, j, w}; } } Edge *result = kruskal(n, edges, m, &count); printf("Minimum spanning tree:\n"); for (i = 0; i < count; i++) { printf("(%d, %d): %d\n", result[i].u + 1, result[i].v + 1, result[i].w); } free(edges); free(result); return 0; } ``` 在实现中,我们首先定义了一个 `Edge` 结构体来表示一条边,然后实现了一个 `cmp` 函数来对边按照权值从小到大排序。 接着,我们实现了 `find` 函数来查找节点的根节点,并使用路径压缩优化。我们还实现了 `union_by_rank` 函数来按照节点的秩进行合并,并使用按秩合并优化。 最后,我们实现了 `kruskal` 函数来实现 Kruskal 算法,使用了上述两种优化方式。在函数中,我们首先初始化并查集,并将所有边按照权值从小到大排序。然后依次取出每条边,如果这条边所连接的两个城市尚未连通,则将它们连通,并将这条边加入最小生成树中。最后返回最小生成树中的所有边。 在 `main` 函数中,我们首先读入城市数量和每个城市之间的连接成本。然后使用 Kruskal 算法求解最小生成树,并输出结果。 注意,由于 Kruskal 算法的时间复杂度为 $O(m\log m)$,其中 $m$ 是边的数量,因此在输入城市数量较大时,时间复杂度可能会比较高。如果需要优化,可以考虑使用 Prim 算法等其他最小生成树算法。

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