用C语言编写普利姆算法邻接表的代码

时间: 2024-01-22 07:21:19 浏览: 25
下面是用C语言编写普利姆算法邻接表的代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <limits.h> #define MAX_VERTICES 100 typedef struct node { int vertex; int weight; struct node* next; } Node; typedef struct graph { Node* vertices[MAX_VERTICES]; int num_vertices; } Graph; typedef struct heap { int* vertex_list; int* weight_list; int size; int capacity; } Heap; Graph* createGraph(int num_vertices) { Graph* graph = (Graph*)malloc(sizeof(Graph)); graph->num_vertices = num_vertices; for (int i = 0; i < num_vertices; i++) { graph->vertices[i] = NULL; } return graph; } void addEdge(Graph* graph, int src, int dest, int weight) { Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node)); node->vertex = dest; node->weight = weight; node->next = graph->vertices[src]; graph->vertices[src] = node; node = (Node*)malloc(sizeof(Node)); node->vertex = src; node->weight = weight; node->next = graph->vertices[dest]; graph->vertices[dest] = node; } Heap* createHeap(int capacity) { Heap* heap = (Heap*)malloc(sizeof(Heap)); heap->vertex_list = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity); heap->weight_list = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity); heap->size = 0; heap->capacity = capacity; return heap; } void swap(int* a, int* b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp; } void heapify(Heap* heap, int i) { int smallest = i; int left = 2 * i + 1; int right = 2 * i + 2; if (left < heap->size && heap->weight_list[left] < heap->weight_list[smallest]) { smallest = left; } if (right < heap->size && heap->weight_list[right] < heap->weight_list[smallest]) { smallest = right; } if (smallest != i) { swap(&heap->vertex_list[smallest], &heap->vertex_list[i]); swap(&heap->weight_list[smallest], &heap->weight_list[i]); heapify(heap, smallest); } } void insert(Heap* heap, int vertex, int weight) { if (heap->size == heap->capacity) { return; } heap->vertex_list[heap->size] = vertex; heap->weight_list[heap->size] = weight; int i = heap->size; while (i > 0 && heap->weight_list[i] < heap->weight_list[(i - 1) / 2]) { swap(&heap->vertex_list[i], &heap->vertex_list[(i - 1) / 2]); swap(&heap->weight_list[i], &heap->weight_list[(i - 1) / 2]); i = (i - 1) / 2; } heap->size++; } int extractMin(Heap* heap) { if (heap->size == 0) { return -1; } int min_vertex = heap->vertex_list[0]; heap->vertex_list[0] = heap->vertex_list[heap->size - 1]; heap->weight_list[0] = heap->weight_list[heap->size - 1]; heap->size--; heapify(heap, 0); return min_vertex; } int isInHeap(Heap* heap, int vertex) { for (int i = 0; i < heap->size; i++) { if (heap->vertex_list[i] == vertex) { return 1; } } return 0; } int prim(Graph* graph) { int key[MAX_VERTICES]; int inMST[MAX_VERTICES]; int parent[MAX_VERTICES]; Heap* heap = createHeap(graph->num_vertices); for (int i = 0; i < graph->num_vertices; i++) { key[i] = INT_MAX; inMST[i] = 0; parent[i] = -1; } insert(heap, 0, 0); key[0] = 0; while (heap->size > 0) { int u = extractMin(heap); inMST[u] = 1; Node* node = graph->vertices[u]; while (node != NULL) { int v = node->vertex; int weight = node->weight; if (!inMST[v] && weight < key[v]) { key[v] = weight; parent[v] = u; if (isInHeap(heap, v)) { for (int i = 0; i < heap->size; i++) { if (heap->vertex_list[i] == v) { heap->weight_list[i] = weight; break; } } } else { insert(heap, v, weight); } } node = node->next; } } int total_weight = 0; for (int i = 1; i < graph->num_vertices; i++) { total_weight += key[i]; } return total_weight; } int main() { Graph* graph = createGraph(5); addEdge(graph, 0, 1, 2); addEdge(graph, 0, 3, 6); addEdge(graph, 1, 2, 3); addEdge(graph, 1, 3, 8); addEdge(graph, 1, 4, 5); addEdge(graph, 2, 4, 7); addEdge(graph, 3, 4, 9); int total_weight = prim(graph); printf("Minimum Spanning Tree Weight: %d\n", total_weight); return 0; } ``` 在上述代码中,我们首先定义了 `Node` 结构体和 `Graph` 结构体,用于表示图的邻接表表示法。然后,我们定义了 `Heap` 结构体,用于实现最小堆。接下来,我们实现了 `createGraph` 和 `addEdge` 函数,用于创建图和添加边。然后,我们实现了 `createHeap` 函数和堆操作函数,包括 `swap`、`heapify`、`insert`、`extractMin` 和 `isInHeap`。最后,我们实现了主函数 `prim`,用于执行普利姆算法,并返回最小生成树的权重。在主函数中,我们首先初始化 `key`、`inMST` 和 `parent` 数组,然后将起始顶点加入堆中。接下来,我们在堆中取出权重最小的顶点,并将其标记为已访问。然后,我们遍历与该顶点相邻的所有顶点,并更新它们的权重和父节点。如果该顶点不在堆中,则将其加入堆中;否则,更新其权重。最后,我们计算最小生成树的权重并返回。 以上代码仅供参考,实际使用时可能需要进行一定的修改。

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