建立一个带权无向图(用邻接矩阵表示),判断此图是否连通,若是连通图,用prim算法输出该图的最小生成树。
时间: 2023-05-31 15:21:06 浏览: 180
Prim算法计算最小生成树(无向图&邻接矩阵)_算法_数据结构_
5星 · 资源好评率100%
### 回答1:
首先,建立一个带权无向图的邻接矩阵表示。假设图中有n个节点,那么邻接矩阵就是一个n*n的矩阵,其中第i行第j列的元素表示节点i和节点j之间的边的权值。如果节点i和节点j之间没有边,则该元素为0。
接下来,判断该图是否连通。可以使用深度优先搜索或广度优先搜索来遍历整个图,如果能够遍历到所有的节点,则说明该图是连通的。如果存在未被遍历到的节点,则说明该图不连通。
如果该图是连通的,可以使用prim算法来输出最小生成树。prim算法是一种贪心算法,从一个起始节点开始,每次选择与当前生成树相邻的最小权值边所连接的节点加入生成树中,直到生成树包含所有节点为止。具体实现可以使用一个优先队列来维护当前生成树与未加入生成树的节点之间的最小权值边。
### 回答2:
建立带权无向图的邻接矩阵如下(图中用0表示没有连接):
| 0 1 2 3 4
--|---------
0 | 0 7 0 5 0
1 | 7 0 8 9 7
2 | 0 8 0 0 5
3 | 5 9 0 0 6
4 | 0 7 5 6 0
为了判断该图是否连通,可以使用深度优先遍历算法或广度优先遍历算法来实现。我们以深度优先遍历算法为例进行说明。
从第一个节点(0号节点)开始遍历,我们可以达到节点1和节点3。然后从节点1开始遍历,我们可以达到节点0、2、3和4。节点2只能到达节点1和4。节点3只能到达节点0和1。节点4只能到达节点1和2。由此可知,该图至少有一个孤立的节点,即节点2。因此,该图不是连通图。
接下来,使用prim算法求解该图的最小生成树。prim算法的实现步骤如下:
1. 选择任意一个节点作为起始节点,并将其加入到已访问的节点集合中。
2. 从已访问的节点集合中找到与未访问的节点相连的权重最小的那条边,并将相连的节点加入到已访问的节点集合中。
3. 重复第二步,直到所有节点都被访问过。
以节点0为起始节点,执行prim算法的过程如下:
1. 节点0被加入到已访问的节点集合中。
2. 从节点0可以相连的节点中,选择权重最小的边(0, 3),并将节点3加入到已访问的节点集合中。
3. 从已访问的节点集合中,可以连接到节点2的边权最小(5),因此将节点2加入到已访问的节点集合中。
4. 从已访问的节点集合中,在节点1和节点3之间选择权重最小的边(7, 9),并将节点1加入到已访问的节点集合中。
5. 从已访问的节点集合中,在节点1和节点4之间选择权重最小的边(7, 5),并将节点4加入到已访问的节点集合中。
此时,已经访问所有节点,所得到的最小生成树为:
| 0 1 2 3 4
--|---------
0 | 0 0 0 5 0
1 | 0 0 0 0 7
2 | 0 8 0 0 0
3 | 5 0 0 0 0
4 | 0 7 0 0 0
因此,最小生成树的边集为{(0, 3), (3, 4), (0, 1), (1, 4)}。
### 回答3:
带权无向图是由若干节点和它们之间的边组成的,每条边都有一定的权值。通过邻接矩阵,可以更直观地表示图中节点之间的关系和权值。
首先可以通过遍历矩阵,统计出矩阵中的边数和节点数。若节点数不等于边数加1,则说明该图不是连通的。这是因为连通图中任意两个节点都是可以通过路径互相到达的,因此节点数应该等于边数加1。
若该图为连通图,则可以通过Prim算法输出该图的最小生成树。Prim算法是一种贪心算法,从一个起始节点开始,每次选择与当前已覆盖节点集合相邻的未覆盖节点中权值最小的节点加入集合中。该过程会不断扩展集合,直到所有节点都被覆盖,同时所选节点构成的所有边组成的树就是该连通图的最小生成树。
具体实现时,可以将节点集合分为已覆盖和未覆盖两部分,从起始节点开始先将其加入已覆盖集合中。然后依次遍历已覆盖节点集合中的每个节点,计算其与未覆盖节点集合中的所有节点的权值,并选择权值最小的一个加入已覆盖集合。不断重复该过程,直到未覆盖节点集合为空,最小生成树也就构建完成了。
在具体实现时,可以用一个数组来保存每个节点的状态,比如已覆盖或未覆盖,以及相邻节点组成的边的权值和。同时可以用一个数组来保存已经加入已覆盖节点集合的节点和相邻节点组成的边的权值,便于查找并选择权值最小的节点。
总的来说,在建立带权无向图并判断是否连通的基础上,通过Prim算法可以求出该图的最小生成树。
阅读全文