用java语言Prim 和 Kruskal 算法及其测试实现

时间: 2024-05-12 13:16:35 浏览: 7
Prim算法实现: ``` public class PrimAlgorithm { private static final int INF = Integer.MAX_VALUE; private int[] lowCost; private int[] closest; private boolean[] visited; private int[][] graph; private int numVertices; public PrimAlgorithm(int[][] graph) { this.graph = graph; this.numVertices = graph.length; this.lowCost = new int[numVertices]; this.closest = new int[numVertices]; this.visited = new boolean[numVertices]; Arrays.fill(lowCost, INF); Arrays.fill(closest, -1); Arrays.fill(visited, false); } public void run() { // 初始化起点 int start = 0; lowCost[start] = 0; closest[start] = -1; // 执行 n-1 次,每次选取一个最近的节点加入生成树 for (int i = 0; i < numVertices - 1; i++) { int minCost = INF; int next = -1; for (int j = 0; j < numVertices; j++) { if (!visited[j] && lowCost[j] < minCost) { minCost = lowCost[j]; next = j; } } visited[next] = true; // 更新最近的节点 for (int j = 0; j < numVertices; j++) { int cost = graph[next][j]; if (!visited[j] && cost < lowCost[j]) { lowCost[j] = cost; closest[j] = next; } } } } public void printMST() { System.out.println("Edge \tWeight"); for (int i = 1; i < numVertices; i++) { System.out.println(closest[i] + " - " + i + "\t" + graph[i][closest[i]]); } } public static void main(String[] args) { int[][] graph = { {0, 2, 3, INF, INF}, {2, 0, INF, 4, INF}, {3, INF, 0, 1, 5}, {INF, 4, 1, 0, 6}, {INF, INF, 5, 6, 0} }; PrimAlgorithm prim = new PrimAlgorithm(graph); prim.run(); prim.printMST(); } } ``` Kruskal算法实现: ``` public class KruskalAlgorithm { private static final Comparator<int[]> edgeComparator = Comparator.comparingInt(a -> a[2]); private int[][] graph; private int numVertices; private int numEdges; private int[] parent; private int[] rank; public KruskalAlgorithm(int[][] graph) { this.graph = graph; this.numVertices = graph.length; this.numEdges = 0; for (int i = 0; i < numVertices; i++) { for (int j = i + 1; j < numVertices; j++) { if (graph[i][j] != 0) { numEdges++; } } } this.parent = new int[numVertices]; this.rank = new int[numVertices]; Arrays.fill(parent, -1); } private int find(int v) { if (parent[v] == -1) { return v; } return parent[v] = find(parent[v]); } private void union(int v1, int v2) { int root1 = find(v1); int root2 = find(v2); if (root1 != root2) { if (rank[root1] < rank[root2]) { parent[root1] = root2; } else if (rank[root1] > rank[root2]) { parent[root2] = root1; } else { parent[root2] = root1; rank[root1]++; } } } public void run() { int[][] edges = new int[numEdges][3]; int index = 0; for (int i = 0; i < numVertices; i++) { for (int j = i + 1; j < numVertices; j++) { if (graph[i][j] != 0) { edges[index++] = new int[]{i, j, graph[i][j]}; } } } Arrays.sort(edges, edgeComparator); int numEdgesSelected = 0; int[][] mst = new int[numVertices - 1][2]; for (int i = 0; i < numEdges; i++) { int[] edge = edges[i]; int v1 = edge[0]; int v2 = edge[1]; int weight = edge[2]; if (find(v1) != find(v2)) { union(v1, v2); mst[numEdgesSelected][0] = v1; mst[numEdgesSelected][1] = v2; numEdgesSelected++; if (numEdgesSelected == numVertices - 1) { break; } } } printMST(mst); } private void printMST(int[][] mst) { System.out.println("Edge \tWeight"); for (int i = 0; i < numVertices - 1; i++) { System.out.println(mst[i][0] + " - " + mst[i][1] + "\t" + graph[mst[i][0]][mst[i][1]]); } } public static void main(String[] args) { int[][] graph = { {0, 2, 3, 0, 0}, {2, 0, 0, 4, 0}, {3, 0, 0, 1, 5}, {0, 4, 1, 0, 6}, {0, 0, 5, 6, 0} }; KruskalAlgorithm kruskal = new KruskalAlgorithm(graph); kruskal.run(); } } ```

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