用python语言编写程序实现连通无向图的最小生成树,并测试

时间: 2023-06-14 12:05:55 浏览: 47
好的,我来为你演示一下如何用Python编写Kruskal算法实现连通无向图的最小生成树,并进行测试。 首先,我们需要定义一个`Graph`类来表示无向图,包含节点数、边数、边的集合以及一个用于添加边的方法: ```python class Graph: def __init__(self, vertices): self.V = vertices self.graph = [] def add_edge(self, u, v, w): self.graph.append([u, v, w]) ``` 接下来,我们需要实现Kruskal算法来寻找最小生成树。Kruskal算法的基本思路是先将所有边按照权值从小到大排序,然后依次加入到生成树中,直到生成树中包含所有节点为止。在加入新边时,需要保证不会形成环,因此需要使用并查集来判断两个节点是否在同一个连通分量中。 ```python class Kruskal: def __init__(self, V): self.V = V self.parent = [i for i in range(V)] def find(self, i): if self.parent[i] == i: return i return self.find(self.parent[i]) def union(self, u, v): self.parent[u] = v def kruskal(self, graph): result = [] i, e = 0, 0 graph = sorted(graph, key=lambda item: item[2]) while e < self.V - 1: u, v, w = graph[i] i += 1 x = self.find(u) y = self.find(v) if x != y: e += 1 result.append([u, v, w]) self.union(x, y) return result ``` 最后,我们可以创建一个`Graph`对象,添加边,然后调用`Kruskal`类的`kruskal`方法来获取最小生成树: ```python if __name__ == '__main__': g = Graph(5) g.add_edge(0, 1, 2) g.add_edge(0, 3, 6) g.add_edge(1, 2, 3) g.add_edge(1, 3, 8) g.add_edge(1, 4, 5) g.add_edge(2, 4, 7) g.add_edge(3, 4, 9) k = Kruskal(5) result = k.kruskal(g.graph) print("边\t权重") for u, v, weight in result: print(f"{u} - {v}\t{weight}") ``` 运行结果如下: ``` 边 权重 0 - 1 2 1 - 2 3 1 - 4 5 0 - 3 6 ``` 这个例子中,我们创建了一个包含5个节点的无向图,并添加了7条边。程序输出了最小生成树的边及其权重,可以看到生成树的总权重为16。

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