用破圈法求一个带权连通图的最小生成树,用从c语言实现
时间: 2024-03-19 17:40:14 浏览: 76
好的,我来解答你的问题。
首先,我们需要了解破圈法求解最小生成树的过程。破圈法的基本思想是:通过找到环上的最大边,将环破开并将其变成树上的边,从而得到更小的生成树。破圈法的具体步骤如下:
1. 初始化。将所有边按照权值从小到大排序,并将所有点看作单独的连通块。
2. 扫描边。将排序后的边从小到大扫描一遍,遇到一条边连接的两个点属于不同的连通块,则将这两个连通块合并,并将这条边加入生成树中;如果这条边连接的两个点已经在同一个连通块中,则说明这条边会形成环,需要进行环的破解。
3. 破解环。在形成环的情况下,我们需要找到环上的最大边,并将其从环上删除,从而将环破开。这里需要用到并查集来判断环上的边是否在同一个连通块中,并找到环上的最大边。
4. 重复步骤 2 和 3,直到所有点都在同一个连通块中,此时生成的树即为最小生成树。
下面是一个用 C 语言实现破圈法求解最小生成树的示例代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAXN 1000
#define INF 0x3f3f3f3f
typedef struct {
int u, v, w;
} Edge;
int n, m;
int fa[MAXN];
Edge edges[MAXN];
int cmp(const void *a, const void *b) {
return ((Edge*)a)->w - ((Edge*)b)->w;
}
int find(int x) {
if (fa[x] == x) return x;
else return fa[x] = find(fa[x]);
}
int merge(int x, int y) {
int fx = find(x), fy = find(y);
if (fx != fy) {
fa[fx] = fy;
return 1;
}
return 0;
}
void kruskal() {
int i, j;
for (i = 1; i <= n; i++) fa[i] = i;
for (i = 0, j = 0; i < m && j < n - 1; i++) {
if (merge(edges[i].u, edges[i].v)) {
j++;
printf("%d %d %d\n", edges[i].u, edges[i].v, edges[i].w);
}
}
}
void break_circle() {
int i, j;
for (i = 1; i <= n; i++) fa[i] = i;
for (i = 0, j = 0; i < m && j < n - 1; i++) {
if (merge(edges[i].u, edges[i].v)) {
j++;
} else {
int u = edges[i].u, v = edges[i].v, w = edges[i].w;
int fu = find(u), fv = find(v);
int maxw = -INF, maxu, maxv;
while (fu != fv) {
if (fu == u) {
if (edges[fa[u]].w > maxw) {
maxw = edges[fa[u]].w;
maxu = u;
maxv = v;
}
u = fa[u];
} else {
if (edges[fa[v]].w > maxw) {
maxw = edges[fa[v]].w;
maxu = u;
maxv = v;
}
v = fa[v];
}
fu = find(u);
fv = find(v);
}
if (w < maxw) {
printf("%d %d %d\n", u, v, w);
edges[fa[maxu]].u = maxu;
edges[fa[maxu]].v = maxv;
edges[fa[maxu]].w = -1;
}
}
}
}
int main() {
int i;
scanf("%d%d", &n, &m);
for (i = 0; i < m; i++) {
scanf("%d%d%d", &edges[i].u, &edges[i].v, &edges[i].w);
}
qsort(edges, m, sizeof(Edge), cmp);
break_circle();
return 0;
}
```
以上代码中,我们先通过 qsort 函数对所有边按照权值从小到大排序,然后对所有边进行扫描,如果扫描到一条边连接的两个点在不同的连通块中,则将这两个连通块合并,并将这条边加入生成树中;如果扫描到一条边连接的两个点在同一个连通块中,则说明这条边会形成环,需要进行环的破解。在破解环的过程中,我们需要用到并查集来判断环上的边是否在同一个连通块中,并找到环上的最大边。破解环的过程可以在扫描边的过程中进行,这样可以避免重复扫描边。最后,输出生成的最小生成树即可。
希望能够帮助到你!
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