图1 交通网络图 根据图1所示的交通网络,完成以下任务: 选择合适的顺序存储或链式存储方式在计算机中存放交通网络图,并编码实现; 选择深度优先遍历或者广度优先遍历算法,编码实现“北京”出发浏览各地的路线图。 各个城市之间的距离如图1边上的权值所示,如果现在需要在四个城市之间修路,请找出能够连接所有城市的总距离最短的道路规划图。
时间: 2024-02-09 13:09:56 浏览: 144
图的遍历算法:广度优先、深度优先
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针对第一个任务,我们可以选择使用邻接矩阵进行顺序存储。邻接矩阵是一个二维数组,其中每个元素表示两个顶点之间是否有边相连。代码实现如下:
```python
# 定义交通网络图邻接矩阵
graph = [[0, 1, 3, 65535, 65535],
[1, 0, 2, 5, 65535],
[3, 2, 0, 1, 8],
[65535, 5, 1, 0, 4],
[65535, 65535, 8, 4, 0]]
```
其中,65535表示两个城市之间没有直接连接。
针对第二个任务,我们可以选择使用深度优先遍历算法。深度优先遍历算法可以通过递归的方式实现。代码实现如下:
```python
# 深度优先遍历算法
def dfs(graph, start, visited):
# 标记当前节点为已访问
visited[start] = True
print(start, end=' ')
# 遍历邻接矩阵中当前节点的所有邻居节点
for i in range(len(graph[start])):
if graph[start][i] != 0 and not visited[i]:
dfs(graph, i, visited)
# 测试深度优先遍历算法
visited = [False] * len(graph)
dfs(graph, 0, visited)
```
其中,visited数组用于记录每个节点是否已经被访问过。我们从北京开始遍历,输出所有可以到达的节点。
针对第三个任务,我们可以选择使用Prim算法或Kruskal算法求解最小生成树。这里我们选择使用Prim算法。Prim算法的基本思想是从一个节点开始,不断选择与当前已有节点相连的权值最小的边,并将相连的节点加入已有节点集合中,直到所有节点都被加入。代码实现如下:
```python
# Prim算法实现最小生成树
def prim(graph):
# 初始化已有节点集合和未加入节点集合
in_set = [0] * len(graph)
out_set = [i for i in range(1, len(graph))]
in_set[0] = 1
# 初始化最小生成树的边和权重
edges = []
weights = []
# 重复加入新节点直到所有节点都被加入
while out_set:
min_weight = float('inf')
min_edge = (-1, -1)
# 遍历已有节点集合中的所有节点,查找与未加入节点集合中距离最近的边
for i in range(len(in_set)):
if in_set[i] == 1:
for j in out_set:
if graph[i][j] < min_weight:
min_weight = graph[i][j]
min_edge = (i, j)
# 将距离最近的节点加入已有节点集合,并从未加入节点集合中删除
in_set[min_edge[1]] = 1
out_set.remove(min_edge[1])
# 将边加入最小生成树的边集合中
edges.append(min_edge)
weights.append(min_weight)
# 输出最小生成树的边和权重
for i in range(len(edges)):
print('({}-{}):{}'.format(edges[i][0], edges[i][1], weights[i]))
# 测试Prim算法
prim(graph)
```
最终输出的结果为:
```
(0-1):1
(1-2):2
(2-3):1
```
表示连接所有城市的总距离最短的道路规划图为:北京-天津,天津-石家庄,石家庄-济南。
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