顶点加权图的k连通划分 python

时间: 2023-06-17 09:02:14 浏览: 39
以下是一个基于Python的顶点加权图的k连通划分算法的实现: ```python from typing import List from queue import PriorityQueue def k_conn_partition(n: int, edges: List[List[int]], k: int) -> List[List[int]]: # 构建邻接表和边权矩阵 adj_list = [[] for _ in range(n)] adj_matrix = [[0] * n for _ in range(n)] for a, b, w in edges: adj_list[a].append(b) adj_list[b].append(a) adj_matrix[a][b] = adj_matrix[b][a] = w # 用Dijkstra算法求出每个点到其他点的最短路 def dijkstra(s: int) -> List[int]: dist = [float('inf')] * n dist[s] = 0 visited = [False] * n pq = PriorityQueue() pq.put((0, s)) while not pq.empty(): d, u = pq.get() if visited[u]: continue visited[u] = True for v in adj_list[u]: if not visited[v]: new_d = d + adj_matrix[u][v] if new_d < dist[v]: dist[v] = new_d pq.put((new_d, v)) return dist # 计算任意两点之间的最短路 shortest_paths = [[0] * n for _ in range(n)] for i in range(n): shortest_paths[i] = dijkstra(i) # 用DFS找出连通块并计算总权值 def dfs(u: int, visited: List[bool], group: List[int], total_weight: int) -> None: visited[u] = True group.append(u) for v in adj_list[u]: if not visited[v]: dfs(v, visited, group, total_weight + adj_matrix[u][v]) return total_weight # 对于每个连通块,找出其内部的所有点之间的最短路 groups = [] visited = [False] * n for i in range(n): if not visited[i]: group = [] total_weight = dfs(i, visited, group, 0) group_shortest_paths = [[0] * len(group) for _ in range(len(group))] for j in range(len(group)): for k in range(j+1, len(group)): group_shortest_paths[j][k] = group_shortest_paths[k][j] = shortest_paths[group[j]][group[k]] groups.append((total_weight, group, group_shortest_paths)) # 将所有连通块按总权值从小到大排序 groups.sort() # 用Kruskal算法将连通块合并 parent = list(range(n)) def find(x: int) -> int: if parent[x] != x: parent[x] = find(parent[x]) return parent[x] def union(x: int, y: int) -> None: px, py = find(x), find(y) if px != py: parent[px] = py result = [] for i in range(len(groups)): total_weight, group, group_shortest_paths = groups[i] if i < k-1 or (i == k-1 and len(groups) == k): for j in range(len(group)): for k in range(j+1, len(group)): if find(group[j]) != find(group[k]): result.append([group[j], group[k]]) union(group[j], group[k]) else: # 对于剩下的连通块,找到最短的跨越两个连通块的边 bridge_weight = float('inf') u, v = -1, -1 for j in range(i): for x in range(len(groups[j][1])): for y in range(len(group)): if groups[j][1][x] < group[y]: w = groups[j][0] + total_weight - group_shortest_paths[x][y] if w < bridge_weight: bridge_weight = w u, v = groups[j][1][x], group[y] result.append([u, v]) for j in range(len(group)): for k in range(j+1, len(group)): if find(group[j]) != find(group[k]): union(group[j], group[k]) return result ``` 该算法的时间复杂度为$O(n^3\log n)$,其中$n$为顶点数。

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