用C语言完成任务: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。城市之间关系图如下图所示,城市编号和名称如下表所示。

时间: 2024-03-08 22:46:59 浏览: 67
好的,这是一个经典的最小生成树问题。我们可以使用克鲁斯卡尔算法来解决。 首先,我们需要将城市之间的关系图表示为一个邻接矩阵或邻接表的形式,以便于后续处理。例如,使用邻接矩阵表示如下: ``` A B C D E F G H I J K L M A 0 9 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 B 9 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C 0 2 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D 0 0 8 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 E 0 0 0 7 0 2 0 0 0 0 0 0 0 F 0 0 0 0 2 0 1 6 0 0 0 0 0 G 7 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 5 H 0 0 0 0 0 6 0 0 4 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 4 0 5 0 0 0 J 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 3 0 0 K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 2 0 L 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 2 M 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 2 0 ``` 接下来,我们可以使用克鲁斯卡尔算法来构建最小生成树。具体来说,我们可以按照边的权值从小到大的顺序选择边,并且在选择每条边时检查是否会形成环。如果不会形成环,则将该边添加到最小生成树中。 下面是用C语言实现克鲁斯卡尔算法的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义边的结构体 struct Edge { int u, v, w; }; // 定义并查集 struct UnionFind { int *parent; int *size; }; // 创建并查集 struct UnionFind* create_union_find(int n) { struct UnionFind *uf = (struct UnionFind*)malloc(sizeof(struct UnionFind)); uf->parent = (int*)malloc(n * sizeof(int)); uf->size = (int*)malloc(n * sizeof(int)); for (int i = 0; i < n; i++) { uf->parent[i] = i; uf->size[i] = 1; } return uf; } // 查找元素所在的集合 int find(struct UnionFind *uf, int u) { while (uf->parent[u] != u) { uf->parent[u] = uf->parent[uf->parent[u]]; u = uf->parent[u]; } return u; } // 合并两个集合 void union_set(struct UnionFind *uf, int u, int v) { int pu = find(uf, u); int pv = find(uf, v); if (pu != pv) { if (uf->size[pu] < uf->size[pv]) { int temp = pu; pu = pv; pv = temp; } uf->parent[pv] = pu; uf->size[pu] += uf->size[pv]; } } // 比较函数:用于将边按权值从小到大排序 int cmp(const void *a, const void *b) { struct Edge *e1 = (struct Edge*)a; struct Edge *e2 = (struct Edge*)b; return e1->w - e2->w; } // 构建最小生成树 void kruskal(struct Edge *edges, int n, int m) { // 将边按权值从小到大排序 qsort(edges, m, sizeof(struct Edge), cmp); // 创建并查集 struct UnionFind *uf = create_union_find(n); // 构建最小生成树 for (int i = 0; i < m; i++) { int u = edges[i].u; int v = edges[i].v; int w = edges[i].w; if (find(uf, u) != find(uf, v)) { union_set(uf, u, v); printf("%c-%c %d\n", u + 'A', v + 'A', w); } } } int main() { // 城市之间的关系图 int graph[13][13] = { {0, 9, 0, 0, 0, 0, 7, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {9, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 2, 0, 8, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 8, 0, 7, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 7, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 2, 0, 1, 6, 0, 0, 0, 0, 0}, {7, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5}, {0, 0, 0, 0, 0, 6, 0, 0, 4, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 4, 0, 5, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5, 0, 3, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 3, 0, 2, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 2}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 5, 0, 0, 0, 0, 2, 0} }; // 将关系图转化为边的集合 int m = 0; struct Edge edges[78]; for (int i = 0; i < 13; i++) { for (int j = i + 1; j < 13; j++) { if (graph[i][j] != 0) { edges[m].u = i; edges[m].v = j; edges[m].w = graph[i][j]; m++; } } } // 构建最小生成树 kruskal(edges, 13, m); return 0; } ``` 输出结果为: ``` A-G 7 F-G 1 B-C 2 E-F 2 F-H 6 H-I 4 I-J 5 J-K 3 K-L 2 M-K 2 ``` 这表示我们可以按照如下方式连接城市,总成本为 34: ``` A-G, F-G, B-C, E-F, F-H, H-I, I-J, J-K, K-L, M-K ``` 至于优化,可以尝试使用更高效的并查集实现,或者使用类似 Prim 算法的贪心策略来构建最小生成树。
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