求最小生成树(prim算法)

时间: 2023-07-22 14:13:01 浏览: 26
Prim算法是一种求解最小生成树的贪心算法,具体步骤如下: 1. 选择一个起点,将其加入最小生成树中。 2. 对于从起点所连接的所有边,将其加入一个优先队列中,以边权值为关键字进行排序。 3. 取出队列中权值最小的边,如果该边的终点不在最小生成树中,则将该边加入最小生成树,并将该点加入最小生成树中。 4. 重复步骤2和3,直到最小生成树中包含了所有的点。 下面是C++代码实现: ```c++ const int INF = 0x3f3f3f3f; const int MAXN = 1000; int n, m; // n为点数,m为边数 int vis[MAXN]; // vis[i]表示i是否在最小生成树中 int dis[MAXN]; // dis[i]表示i到最小生成树的距离 int head[MAXN], to[MAXN * 2], nxt[MAXN * 2], val[MAXN * 2], cnt; // 存储图 void add(int x, int y, int z) { nxt[++cnt] = head[x]; to[cnt] = y; val[cnt] = z; head[x] = cnt; } int prim() { memset(dis, INF, sizeof(dis)); memset(vis, false, sizeof(vis)); int ans = 0; dis[1] = 0; for (int i = 1; i <= n; i++) { int u = 0; for (int j = 1; j <= n; j++) { if (!vis[j] && (!u || dis[j] < dis[u])) { u = j; } } vis[u] = true; ans += dis[u]; for (int j = head[u]; j; j = nxt[j]) { int v = to[j]; if (!vis[v] && val[j] < dis[v]) { dis[v] = val[j]; } } } return ans; } int main() { scanf("%d%d", &n, &m); for (int i = 1; i <= m; i++) { int x, y, z; scanf("%d%d%d", &x, &y, &z); add(x, y, z); add(y, x, z); } printf("%d\n", prim()); return 0; } ``` 其中,add(x, y, z)用于存储无向图的边,dis[i]表示点i到最小生成树的距离,vis[i]表示i是否在最小生成树中。函数prim()返回最小生成树的权值和。

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最小生成树Prim算法是图论中的一种算法,可用于在加权连通图中搜索得到最小生成树。最小生成树是一个带权连通图中的一棵包含所有顶点的树,并且所有边的权值之和最小。 Prim算法的思想是从一个初始顶点开始,逐步扩展生成最小生成树。具体步骤如下: 1. 选择一个初始顶点作为起始点,并将其加入最小生成树的集合。 2. 在剩余的未加入最小生成树的顶点中,找到与当前最小生成树集合相连的边中权值最小的边,将其所连接的顶点加入最小生成树的集合,并将该边加入最小生成树的边集合。 3. 重复步骤2,直到最小生成树的顶点集合包含了所有的顶点。 下面是一个使用Python编程实现Prim算法的示例代码: def prim(graph): # 选择一个初始顶点作为起始点 start = list(graph.keys())[0] visited = [start] edges = [] min_spanning_tree = [] while len(visited) < len(graph): min_edge = None min_weight = float('inf') # 在当前已访问的顶点中,找到与最小生成树集合相连的边中权值最小的边 for vertex in visited: for neighbor, weight in graph[vertex]: if neighbor not in visited and weight < min_weight: min_edge = (vertex, neighbor) min_weight = weight # 将找到的边加入最小生成树的边集合,并将其所连接的顶点加入最小生成树的集合 edges.append(min_edge) visited.append(min_edge123 #### 引用[.reference_title] - *1* [最小生成树【Prim算法--python】](https://blog.csdn.net/weixin_51720652/article/details/112755978)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 33.333333333333336%"] - *2* [代码 最小生成树Prim算法代码](https://download.csdn.net/download/s13166803785/85546391)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 33.333333333333336%"] - *3* [最小生成树之普利姆(prim)算法的python实现](https://blog.csdn.net/meng_xin_true/article/details/107804237)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 33.333333333333336%"] [ .reference_list ]
Prim算法是一种常见的求最小生成树的算法,其基本思想是从一个节点开始,逐步加入其他节点,构成最小生成树。下面是Prim算法的C语言实现: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #define MAXVEX 100 //最大顶点数 #define INFINITY INT_MAX //最大值 typedef struct { int vexs[MAXVEX]; //顶点表 int arc[MAXVEX][MAXVEX]; //邻接矩阵,可看作边表 int numVertexes, numEdges; //图中当前的顶点数和边数 } MGraph; void Prim(MGraph G, int u) { int lowcost[MAXVEX]; //保存最小权值 int closest[MAXVEX]; //保存最小权值的顶点 int i, j, k, min; //初始化 for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) { lowcost[i] = G.arc[u][i]; closest[i] = u; } for (i = 1; i < G.numVertexes; i++) { min = INFINITY; for (j = 0; j < G.numVertexes; j++) { if (lowcost[j] != 0 && lowcost[j] < min) { min = lowcost[j]; k = j; } } printf("(%d, %d)\n", closest[k], k); lowcost[k] = 0; for (j = 0; j < G.numVertexes; j++) { if (lowcost[j] != 0 && G.arc[k][j] < lowcost[j]) { lowcost[j] = G.arc[k][j]; closest[j] = k; } } } } int main() { MGraph G; int i, j; //初始化图 G.numVertexes = 6; G.numEdges = 10; for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) { G.vexs[i] = i; } for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) { for (j = 0; j < G.numVertexes; j++) { G.arc[i][j] = INFINITY; } } G.arc[0][1] = 6; G.arc[0][2] = 1; G.arc[0][3] = 5; G.arc[1][0] = 6; G.arc[1][2] = 5; G.arc[1][4] = 3; G.arc[2][0] = 1; G.arc[2][1] = 5; G.arc[2][3] = 5; G.arc[2][4] = 6; G.arc[2][5] = 4; G.arc[3][0] = 5; G.arc[3][2] = 5; G.arc[3][5] = 2; G.arc[4][1] = 3; G.arc[4][2] = 6; G.arc[4][5] = 6; G.arc[5][2] = 4; G.arc[5][3] = 2; G.arc[5][4] = 6; Prim(G, 0); return 0; } 该程序中,我们首先定义了一个邻接矩阵来表示图,然后定义了Prim函数进行最小生成树的求解。在Prim函数中,我们先初始化最小权值和最小权值顶点的数组,然后逐步循环添加顶点,直到找到最小生成树。在循环中,我们首先找到当前最小权值的顶点k,然后输出它和closest[k]之间的边,最后更新lowcost和closest数组,继续循环。最后,输出的就是最小生成树的所有边。
好的,下面是基于Prim算法的最小生成树的C语言实现示例: c #include <stdio.h> #include #define V 5 // 图中节点数 #define INF INT_MAX // 表示无穷大 // 在未包含的节点中,寻找距离树最近的节点 int minDistance(int dist[], int visited[]) { int min = INF, min_index; for (int v = 0; v < V; v++) { if (visited[v] == 0 && dist[v] <= min) { min = dist[v]; min_index = v; } } return min_index; } // 打印最小生成树 void printMST(int parent[], int graph[V][V]) { printf("Edge \tWeight\n"); for (int i = 1; i < V; i++) { printf("%d - %d \t%d \n", parent[i], i, graph[i][parent[i]]); } } void primMST(int graph[V][V]) { int parent[V]; // 用来存储最小生成树 int dist[V]; // 用来记录每个节点到最小生成树的距离 int visited[V]; // 用来记录每个节点是否已经在最小生成树中 // 初始化 for (int i = 0; i < V; i++) { dist[i] = INF; visited[i] = 0; } dist[0] = 0; // 从第一个节点开始 parent[0] = -1; // 根节点没有父节点 // 最小生成树包含V个节点 for (int count = 0; count < V - 1; count++) { int u = minDistance(dist, visited); // u是未包含的节点中距离最小的节点 visited[u] = 1; // 将节点u加入到最小生成树中 // 更新未包含的节点到最小生成树的距离 for (int v = 0; v < V; v++) { if (graph[u][v] && visited[v] == 0 && graph[u][v] < dist[v]) { parent[v] = u; dist[v] = graph[u][v]; } } } printMST(parent, graph); } int main() { int graph[V][V] = { { 0, 2, 0, 6, 0 }, { 2, 0, 3, 8, 5 }, { 0, 3, 0, 0, 7 }, { 6, 8, 0, 0, 9 }, { 0, 5, 7, 9, 0 } }; primMST(graph); return 0; } 希望这个示例能够帮助你理解Prim算法的实现过程。
下面是使用 Java 实现 Prim 算法的示例代码: java import java.util.Arrays; public class PrimMST { private static final int V = 5; // 图中顶点的数量 // 查找最小权值的顶点 private int minKey(int[] key, boolean[] mstSet) { int min = Integer.MAX_VALUE; int minIndex = -1; for (int i = 0; i < V; i++) { if (!mstSet[i] && key[i] < min) { min = key[i]; minIndex = i; } } return minIndex; } // 打印生成的 MST private void printMST(int[] parent, int[][] graph) { System.out.println("Edge \tWeight"); for (int i = 1; i < V; i++) { System.out.println(parent[i] + " - " + i + "\t" + graph[i][parent[i]]); } } // 使用 Prim 算法查找 MST private void primMST(int[][] graph) { int[] parent = new int[V]; // 存储 MST int[] key = new int[V]; // 存储每个顶点的键值 boolean[] mstSet = new boolean[V]; // 判断顶点是否已经在 MST 中 // 初始化 key 为最大值,mstSet 为 false Arrays.fill(key, Integer.MAX_VALUE); Arrays.fill(mstSet, false); // 将第一个顶点加入 MST key[0] = 0; parent[0] = -1; // 一共需要添加 V-1 个顶点到 MST 中 for (int i = 0; i < V - 1; i++) { // 选择最小键值的顶点 int u = minKey(key, mstSet); // 将该顶点加入 MST mstSet[u] = true; // 更新相邻顶点的键值 for (int v = 0; v < V; v++) { if (graph[u][v] != 0 && !mstSet[v] && graph[u][v] < key[v]) { parent[v] = u; key[v] = graph[u][v]; } } } // 打印生成的 MST printMST(parent, graph); } public static void main(String[] args) { PrimMST prim = new PrimMST(); int[][] graph = new int[][]{{0, 2, 0, 6, 0}, {2, 0, 3, 8, 5}, {0, 3, 0, 0, 7}, {6, 8, 0, 0, 9}, {0, 5, 7, 9, 0}}; prim.primMST(graph); } } 该代码使用邻接矩阵表示图,示例图的邻接矩阵为: 2 3 6 +--+---+--+---+--+ | 0| 2 | 0| 6 | 0| +--+---+--+---+--+ | 2| 0 | 3| 8 | 5| +--+---+--+---+--+ | 0| 3 | 0| 0 | 7| +--+---+--+---+--+ | 6| 8 | 0| 0 | 9| +--+---+--+---+--+ | 0| 5 | 7| 9 | 0| +--+---+--+---+--+ 输出结果为: Edge Weight 0 - 1 2 1 - 2 3 0 - 3 6 1 - 4 5

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