编程实现Prim算法和Kruscal求解最小生成树。 输入可以选择给定边集,或者成本邻接矩阵。 输出最小成本,及最小生成树的边集
时间: 2024-12-14 14:24:46 浏览: 8
Prim算法和Kruskal算法都是用于寻找无向图的最小生成树的常用方法:
1. **Prim算法**:
- **输入**:成本邻接矩阵或边集,起始顶点(通常默认为0)
- **步骤**:
- 初始化一个包含起始顶点的集合S,其余顶点在集合V中。
- 初始化一个空的最小生成树MST,初始成本为0。
- 当V非空时,找到V中与S相连且权重最小的边(e, v),将v加入S并添加这条边到MST,同时更新MST的成本。
- 重复此过程,直到V为空。
- **输出**:MST的成本(总权重)以及包含在MST中的边集合。
2. **Kruskal算法**:
- **输入**:边集,每条边包括两个端点及其成本
- **步骤**:
- 将所有边按成本排序。
- 初始化一个空的最小生成树MST,设置当前总成本为0。
- 遍历排序后的边,检查这条边连接的顶点是否形成了环,如果不形成,则将其加入MST,并增加总成本。
- 重复此过程,直到加进来的边数等于图的顶点数减一。
- **输出**:MST的成本(总权重)以及包含在MST中的边集合。
为了编写实际的代码,你可以使用你喜欢的语言,比如Python。这里给出一个简单的伪代码概述:
```python
# Prim示例
def prim(matrix, start=0):
# 初始化等价于S的集合
S = [start]
MST = []
cost = 0
while V := set(range(len(matrix))) - S:
min_edge = min([(matrix[u][v], u, v) for u in S, v in V])
cost += min_edge[0]
MST.append(min_edge)
S.add(min_edge[1]) # 添加新的顶点到S
return cost, MST
# Kruskal示例
def kruskal(edges):
edges.sort(key=lambda x: x[2]) # 排序边按权重
MST = []
cost = 0
graph = {} # 使用集合存储已经加入MST的边
for edge in edges:
if not (edge[1] in graph or edge[0] in graph): # 防止形成环
cost += edge[2]
MST.append(edge)
graph.update({edge[1]: True, edge[0]: True})
return cost, MST
```
这里的`edges`应是一个二维列表,每一项包含三个元素:源节点、目标节点和边的权重。
阅读全文