以无向网表示n个城市之间的通信网络计划,其中顶点表示城市,边上的权表示工程造价。请设计程序求出该通信网络总工程造价最低的建设方案
时间: 2024-02-05 18:12:39 浏览: 123
城市通信网络线路设计(Prim和Kruskal)-1
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这是一个经典的最小生成树问题,可以使用Prim算法或Kruskal算法求解。
下面给出Prim算法的实现过程:
1. 任选一个城市作为起点,将其加入已选集合S中;
2. 对于所有不在S中的城市,计算它与S中所有城市之间的边的权值,并选择其中权值最小的那个城市,将其加入S中;
3. 重复第二步,直到S中包含所有n个城市,此时已经构建出了一棵最小生成树。
具体实现时,可以使用一个优先队列来存储所有不在S中的城市,按照与S中城市之间的边的权值排序。每次从队列中取出权值最小的城市加入S中,并更新队列中其他城市与S中城市之间的边的权值。最终,S中包含所有n个城市时,就得到了最小生成树。
下面是Prim算法的伪代码:
```python
def Prim(G):
n = len(G)
S = set() # 已选集合
dist = [float('inf')] * n # 存储每个城市到S中城市之间的最短距离
dist[0] = 0 # 从第一个城市开始
q = [(0, 0)] # 队列,存储不在S中的城市,按照到S中城市的距离排序
while len(S) < n:
d, u = heappop(q) # 取出队列中距离最小的城市
if u in S: # 如果该城市已经在S中,说明已经找到了到该城市的最短路径
continue
S.add(u)
for v, w in G[u]: # 遍历所有与u相邻的城市
if v not in S and w < dist[v]: # 如果v不在S中并且到v的距离更短
dist[v] = w
heappush(q, (w, v)) # 将v加入队列
return sum(dist)
```
其中,G是邻接表表示的无向图,每个元素为一个二元组,表示与该城市相邻的城市和边的权值。heappop和heappush分别表示从队列中取出最小元素和向队列中插入一个元素,这里使用了Python的heapq库。最终返回dist数组中所有元素的和,即为最小生成树的总权值,即通信网络总工程造价最低的建设方案。
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