利用 kruskal算法求一个图的最小生成树,设计 Kruskal算法求解邻接矩阵存储结构下图的最小生成树的函数,并以下图为例设计一个主函数进行测试,要求输出最小生成树的各顶点及各边的权值,
时间: 2024-12-29 13:30:48 浏览: 28
Kruskal算法是一种用于寻找无向加权图中最小生成树的贪心算法。在邻接矩阵的存储结构下,它的工作流程通常包括以下几个步骤:
1. 将所有边按权重升序排序。
2. 初始化一个空集合,表示当前构建的最小生成树。
3. 遍历排序后的边,对于每条边,如果这条边连接的两个顶点不在已有的最小生成树中,则将其加入到树中并更新树的大小。
4. 继续直到达到图的顶点数减一,即得到了最小生成树。
下面是一个Python版本的Kruskal算法实现,假设我们有一个名为`adj_matrix`的二维列表表示邻接矩阵,其中`adj_matrix[i][j]`代表顶点i和j之间的边的权重(如果有边,非0;否则,0):
```python
def find(parents, i):
if parents[i] != i:
parents[i] = find(parents, parents[i])
return parents[i]
def union(parents, ranks, i, j):
root_i = find(parents, i)
root_j = find(parents, j)
if ranks[root_i] < ranks[root_j]:
parents[root_i] = root_j
else:
parents[root_j] = root_i
if ranks[root_i] == ranks[root_j]:
ranks[root_i] += 1
def kruskal_min_spanning_tree(adj_matrix, vertices):
parents = [i for i in range(vertices)]
ranks = [0] * vertices
edges = []
# 添加边并排序
for i in range(vertices):
for j in range(i+1, vertices):
if adj_matrix[i][j] > 0:
edges.append((i, j, adj_matrix[i][j]))
edges.sort(key=lambda x: x[2])
result = []
for edge in edges:
i, j, weight = edge
if find(parents, i) != find(parents, j):
union(parents, ranks, i, j)
result.append(f"添加边({i}, {j}),权值: {weight}")
return result
# 主函数示例
vertices = 5
example_adj_matrix = [
[0, 4, 0, 0, 0],
[4, 0, 8, 0, 0],
[0, 8, 0, 7, 0],
[0, 0, 7, 0, 9],
[0, 0, 0, 9, 0]
]
min_span_tree = kruskal_min_spanning_tree(example_adj_matrix, vertices)
print("最小生成树信息:")
for line in min_span_tree:
print(line)
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