用普利姆算法和克鲁斯卡尔算法分别求出下图的最小生成树(设从V0开始,要求写出步骤)。
时间: 2024-02-13 18:02:46 浏览: 73
为了更好地说明普利姆算法和克鲁斯卡尔算法的运行过程,这里先给出示例图:
```
6 1
------ 1 ------ 2
| \ | \ |
5| 8\ 3| \2 |3
| \ | \ |
3------ 4 ------ 5
9 6
```
其中,每个节点前面的数字代表该节点的编号,连接两个节点的边上的数字代表这条边的权重。
下面分别介绍普利姆算法和克鲁斯卡尔算法的运行过程。
普利姆算法:
1. 选择一个起始点,并将其加入到最小生成树中。这里假设起始点为 V0,则最小生成树的起始状态为 {V0}。
2. 找到与最小生成树相邻的边中,权值最小的边。在示例图中,V0 和 V5 相邻,它们之间的边权值为5,因此将V5加入最小生成树,并将边(V0,V5)加入到最小生成树的边集合中。此时,最小生成树的状态为 {V0, V5},边集合为 {(V0, V5)}。
3. 重复上述过程,不断将与最小生成树相邻的边中,权值最小的边加入到最小生成树中,直到最小生成树中包含了所有的节点。在示例图中,继续选择权值最小的边(V5,V4),将V4加入最小生成树,并将边(V5,V4)加入到边集合中。此时,最小生成树的状态为 {V0, V5, V4},边集合为 {(V0, V5), (V5, V4)}。
4. 重复上述过程,直到最小生成树中包含了所有的节点。在示例图中,继续选择权值最小的边(V4,V3),将V3加入最小生成树,并将边(V4,V3)加入到边集合中。此时,最小生成树的状态为 {V0, V5, V4, V3},边集合为 {(V0, V5), (V5, V4), (V4, V3)}。
5. 继续重复上述过程,直到最小生成树中包含了所有的节点。在示例图中,继续选择权值最小的边(V3,V1),将V1加入最小生成树,并将边(V3,V1)加入到边集合中。此时,最小生成树的状态为 {V0, V5, V4, V3, V1},边集合为 {(V0, V5), (V5, V4), (V4, V3), (V3, V1)}。
6. 最终,最小生成树的状态为 {V0, V5, V4, V3, V1, V2},边集合为 {(V0, V5), (V5, V4), (V4, V3), (V3, V1), (V1, V2)}。
因此,用普利姆算法求解示例图的最小生成树的边集合为 {(V0, V5), (V5, V4), (V4, V3), (V3, V1), (V1, V2)}。
克鲁斯卡尔算法:
1. 将所有边按照权值从小到大排序,并初始化最小生成树为空。在示例图中,边的排序结果为:
```
(0, 1): 6
(3, 4): 9
(1, 3): 10
(1, 2): 1
(2, 5): 2
(0, 5): 5
(2, 4): 3
(4, 5): 6
```
2. 从排好序的边中依次选择边,将它们加入到最小生成树中。如果加入某条边会形成环,则不加入这条边,选择下一条边。在示例图中,首先选择权值最小的边(1,2),将它加入到最小生成树中。此时,最小生成树的状态为 {(1,2)}。
3. 继续选择下一条边,即权值为2的边(2,5)。将它加入到最小生成树中,此时,最小生成树的状态为 {(1,2), (2,5)}。
4. 继续选择下一条边,即权值为3的边(2,4)。将它加入到最小生成树中,此时,最小生成树的状态为 {(1,2), (2,5), (2,4)}。
5. 继续选择下一条边,即权值为5的边(0,5)。将它加入到最小生成树中,此时,最小生成树的状态为 {(1,2), (2,5), (2,4), (0,5)}。
6. 继续选择下一条边,即权值为6的边(0,1)。将它加入到最小生成树中,此时,最小生成树的状态为 {(1,2), (2,5), (2,4), (0,5), (0,1)}。
7. 继续选择下一条边,即权值为6的边(4,5)。将它加入到最小生成树中,此时,最小生成树的状态为 {(1,2), (2,5), (2,4), (0,5), (0,1), (4,5)}。
8. 继续选择下一条边,即权值为9的边(3,4)。将它加入到最小生成树中,此时,最小生成树的状态为 {(1,2), (2,5), (2,4), (0,5), (0,1), (4,5), (3,4)}。
9. 最终,所有的边都已经被加入到最小生成树中,最小生成树的状态为 {(1,2), (2,5), (2,4), (0,5), (0,1), (4,5), (3,4)}。
因此,用克鲁斯卡尔算法求解示例图的最小生成树的边集合为 {(1,2), (2,5), (2,4), (0,5), (0,1), (4,5), (3,4)}。
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