C语言实现 分别用Prim算法和Kruskal算法编程实现一下连通无向图的最小生成树。
时间: 2024-03-21 09:40:42 浏览: 111
基于python的Kruskal算法解决无向图最小生成树设计与实现
好的,我可以为您介绍一下Prim算法和Kruskal算法,并提供C语言的实现代码。
首先,Prim算法是一种贪心算法,它从一个源节点开始,逐步扩大生成树的规模,直到包含图中所有节点。在每一步中,Prim算法选择当前生成树外与生成树内节点距离最短的边,将其加入生成树中。这个过程一直重复,直到生成树包含了所有节点。
其次,Kruskal算法也是一种贪心算法,它将所有边按照权值从小到大排序,然后依次将边加入生成树中,如果加入这条边不会形成环,就将其加入生成树中。这个过程一直重复,直到生成树包含了所有节点。
下面是Prim算法和Kruskal算法的C语言实现代码:
Prim算法实现代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define INF 999999
int n; // 节点数
int graph[100][100]; // 图的邻接矩阵
int dist[100]; // 到生成树的最短距离
bool visited[100]; // 是否已访问
int parent[100]; // 最小生成树的父节点
int prim()
{
// 初始化
for (int i = 1; i <= n; i++) {
dist[i] = INF;
visited[i] = false;
}
dist[1] = 0;
parent[1] = -1;
// 重复 n-1 次
for (int i = 1; i < n; i++) {
// 找到到生成树距离最小的节点 u
int u = -1;
for (int j = 1; j <= n; j++) {
if (!visited[j] && (u == -1 || dist[j] < dist[u])) {
u = j;
}
}
visited[u] = true;
// 更新到生成树的距离和父节点
for (int v = 1; v <= n; v++) {
if (!visited[v] && graph[u][v] < dist[v]) {
dist[v] = graph[u][v];
parent[v] = u;
}
}
}
// 计算最小生成树的权值和
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
if (parent[i] != -1) {
sum += graph[i][parent[i]];
}
}
return sum;
}
int main()
{
// 输入图的邻接矩阵和节点数
scanf("%d", &n);
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
scanf("%d", &graph[i][j]);
}
}
int minWeight = prim();
printf("最小生成树的权值和为 %d\n", minWeight);
return 0;
}
```
Kruskal算法实现代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 100
int n; // 节点数
int parent[MAX]; // 并查集数组
int graph[MAX][MAX]; // 图的邻接矩阵
// 并查集查找
int find(int x)
{
if (parent[x] == x) {
return x;
}
return parent[x] = find(parent[x]);
}
// 并查集合并
void merge(int x, int y)
{
int px = find(x);
int py = find(y);
if (px != py) {
parent[px] = py;
}
}
// Kruskal算法
int kruskal()
{
// 初始化并查集
for (int i = 1; i <= n; i++) {
parent[i] = i;
}
// 将所有边按照权值从小到大排序
int edges[MAX*MAX][3];
int count = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = i+1; j <= n; j++) {
if (graph[i][j] != 0) {
edges[count][0] = i;
edges[count][1] = j;
edges[count][2] = graph[i][j];
count++;
}
}
}
for (int i = 0; i < count-1; i++) {
for (int j = i+1; j < count; j++) {
if (edges[i][2] > edges[j][2]) {
int temp[3];
temp[0] = edges[i][0];
temp[1] = edges[i][1];
temp[2] = edges[i][2];
edges[i][0] = edges[j][0];
edges[i][1] = edges[j][1];
edges[i][2] = edges[j][2];
edges[j][0] = temp[0];
edges[j][1] = temp[1];
edges[j][2] = temp[2];
}
}
}
// 依次加入边,直到生成树包含所有节点
int sum = 0;
for (int i = 0; i < count; i++) {
int u = edges[i][0];
int v = edges[i][1];
if (find(u) != find(v)) {
merge(u, v);
sum += edges[i][2];
}
}
return sum;
}
int main()
{
// 输入图的邻接矩阵和节点数
scanf("%d", &n);
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
scanf("%d", &graph[i][j]);
}
}
int minWeight = kruskal();
printf("最小生成树的权值和为 %d\n", minWeight);
return 0;
}
```
以上是Prim算法和Kruskal算法的C语言实现代码,希望能够帮到您。
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