某省通信传输局负责全省的城际光纤数据传输线路建设工作,该省有n个城市,编号为0~n-1,其间有e条线路可以建设,每条线路有其建设的成本,现要求省内的各个城市都要“互通”(不一定直接相通,可以通过其它城市间接连通),目前的情况是一部分线路已经存在,请设计算法并编程实现以求得在现有线路基础之上,实现“互通”的最小建设成本。 具体测试数如下: 城市数量n=7(编号0~6),边的数量m=9,线路(起点、终点)、建设成本、是否已建设有以下四元组序列表示(0,1,6,0)、(0,5,1,0)、(1,2,4,0)、(1,6,3,1)、(2,3,2,0)、(3,4,6,1)、(3,6,5,0)、(4,5,8,0)、(4,6,7,0) 程序运行结果,请按算法过程输出选用的线路信息和最小总成本为13,用C++实现并分析算法时间复杂度

时间: 2024-03-14 16:46:14 浏览: 11
这是一个典型的最小生成树问题,可以使用Kruskal算法或Prim算法来解决。这里我们使用Kruskal算法来实现。 Kruskal算法的基本思想是从小到大选择边加入生成树中,直到所有点都在同一个连通块中为止。具体实现时,可以使用并查集来判断两个点是否在同一个连通块中,并使用优先队列(最小堆)来选择边。 以下是C++实现代码和时间复杂度分析: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <queue> #include <algorithm> using namespace std; // 定义边的结构体 struct Edge { int from, to, cost; }; // 定义并查集 struct UnionFind { vector<int> parent; UnionFind(int n) { parent.resize(n); for (int i = 0; i < n; i++) { parent[i] = i; } } int find(int x) { if (parent[x] == x) { return x; } return parent[x] = find(parent[x]); } void unite(int x, int y) { parent[find(x)] = find(y); } }; // 定义优先队列的比较函数 struct cmp { bool operator()(const Edge& a, const Edge& b) { return a.cost > b.cost; } }; int main() { int n = 7, m = 9; vector<Edge> edges = {{0, 1, 6}, {0, 5, 1}, {1, 2, 4}, {1, 6, 3}, {2, 3, 2}, {3, 4, 6}, {3, 6, 5}, {4, 5, 8}, {4, 6, 7}}; int ans = 0; // 最小总成本 int cnt = 0; // 已选边数 UnionFind uf(n); // 初始化并查集 priority_queue<Edge, vector<Edge>, cmp> pq; // 初始化优先队列 for (auto edge : edges) { if (edge.cost == 0) { // 已建设的线路直接加入连通块 uf.unite(edge.from, edge.to); cnt++; } else { // 未建设的线路加入优先队列 pq.push(edge); } } while (!pq.empty() && cnt < n - 1) { // 选择边直到所有点在同一个连通块中 Edge edge = pq.top(); pq.pop(); if (uf.find(edge.from) != uf.find(edge.to)) { uf.unite(edge.from, edge.to); ans += edge.cost; cnt++; cout << "选用线路:" << edge.from << "-" << edge.to << ",成本为:" << edge.cost << endl; } } cout << "最小总成本为:" << ans << endl; return 0; } ``` 时间复杂度分析: 初始化并查集的时间复杂度为O(n),将已建设的线路加入连通块的时间复杂度为O(m),初始化优先队列的时间复杂度为O(m log m),选择边直到所有点在同一个连通块中的时间复杂度为O(m log n),因此总的时间复杂度为O(m log m)。在本例中,m=9,因此时间复杂度为O(9 log 9),即O(1)级别。

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