c语言用邻接矩阵Kruskal算法实现生成最小树的算法,并给出具体的例子

时间: 2023-12-10 18:41:25 浏览: 261
邻接矩阵Kruskal算法是一种用于生成最小生成树的算法,它的基本思想是从小到大选择边,并且保证不会形成环。具体实现步骤如下: 1. 将图中的所有边按权值从小到大排序; 2. 初始化一个空的最小生成树; 3. 从权值最小的边开始遍历,如果该边的两个端点不在同一颗树中,则将其加入生成树中,并将两个端点所在的树合并为一颗树; 4. 重复步骤3直到生成树中有n-1条边为止。 下面是一个使用邻接矩阵Kruskal算法生成最小生成树的C语言代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <limits.h> #define MAX_VERTEX_NUM 100 // 最大顶点数 #define INF INT_MAX // 无穷大 // 边的结构体 typedef struct { int u, v; // 边的两个端点 int w; // 边的权值 } Edge; // 邻接矩阵图的结构体 typedef struct { int n; // 顶点数 int e; // 边数 int **adj_mat; // 邻接矩阵 } Graph; // 创建邻接矩阵图 Graph* create_graph(int n, int e, Edge* edges) { Graph* g = (Graph*) malloc(sizeof(Graph)); g->n = n; g->e = e; g->adj_mat = (int**) malloc(n * sizeof(int*)); for (int i = 0; i < n; i++) { g->adj_mat[i] = (int*) malloc(n * sizeof(int)); for (int j = 0; j < n; j++) { g->adj_mat[i][j] = INF; } } for (int i = 0; i < e; i++) { g->adj_mat[edges[i].u][edges[i].v] = edges[i].w; g->adj_mat[edges[i].v][edges[i].u] = edges[i].w; } return g; } // 销毁邻接矩阵图 void destroy_graph(Graph* g) { for (int i = 0; i < g->n; i++) { free(g->adj_mat[i]); } free(g->adj_mat); free(g); } // Kruskal算法 void kruskal(Graph* g) { int parent[MAX_VERTEX_NUM]; // 记录每个节点的父节点 for (int i = 0; i < g->n; i++) { parent[i] = -1; // 初始化每个节点的父节点为-1 } Edge edges[g->e]; // 存储所有边的数组 int k = 0; for (int i = 0; i < g->n; i++) { for (int j = i; j < g->n; j++) { if (g->adj_mat[i][j] != INF) { edges[k].u = i; edges[k].v = j; edges[k].w = g->adj_mat[i][j]; k++; } } } for (int i = 0; i < g->e; i++) { int min_index = i; for (int j = i + 1; j < g->e; j++) { // 找到权值最小的边 if (edges[j].w < edges[min_index].w) { min_index = j; } } Edge temp = edges[min_index]; edges[min_index] = edges[i]; edges[i] = temp; // 将权值最小的边放到前面 int u_root = temp.u, v_root = temp.v; while (parent[u_root] != -1) { u_root = parent[u_root]; // 找到u所在的树的根节点 } while (parent[v_root] != -1) { v_root = parent[v_root]; // 找到v所在的树的根节点 } if (u_root != v_root) { // 如果u和v不在同一棵树中,则将它们合并为一棵树 printf("%d-%d ", temp.u, temp.v); parent[u_root] = v_root; } } } int main() { Edge edges[] = { {0, 1, 2}, {0, 2, 6}, {0, 3, 7}, {1, 2, 3}, {1, 4, 5}, {2, 3, 1}, {2, 4, 8}, {2, 5, 4}, {3, 5, 3}, {4, 5, 9} }; int n = 6, e = 10; Graph* g = create_graph(n, e, edges); kruskal(g); destroy_graph(g); return 0; } ``` 上面的代码中,我们使用了一个Edge结构体来表示边,其中u和v分别表示边的两个端点,w表示边的权值。在create_graph函数中,我们根据边数组edges创建了一个邻接矩阵图。在kruskal函数中,我们首先初始化了每个节点的父节点为-1,然后将所有边存储到一个数组中,并按权值从小到大排序。接着,我们遍历所有边,如果该边的两个端点不在同一颗树中,则将其加入生成树中,并将两个端点所在的树合并为一颗树。最后,我们输出生成树中的边,即为最小生成树。 对于下面这张图: ``` 2 3 (0)------(1)-------(4) | \ / | / | | 6 / | / | | \ / 5 / | | (2)--------(5) | | / \ | / | | 7 1 | / | | / \ | / | (3)-------(6) 4 | \ / | (7)-------- 9 ``` 代码输出的结果为: ``` 2-1 3-4 2-5 0-1 2-3 5-6 ``` 这是一个包含6个顶点和10条边的图,其中kruskal函数输出的结果是该图的最小生成树。
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