用python实现以下问题4.【算法】最短连线问题（16分） 可以自定义方格地图大小（ab） 可以设定点数，可以随机生成点，也可预置点的坐标 生成最短连线，如不止一种结果，用多种颜色显示。 可自定义连线规则（如只能直线，或者可以斜线）

以下是一个简单的 Python 实现，实现了最短连线问题的求解。具体实现包含以下几个步骤：

1. 定义点类和连线类，用于表示地图上的点和连线。

2. 根据用户输入或随机生成点的坐标，创建点对象并存储在列表中。

3. 根据用户输入或默认规则，创建连线对象并存储在列表中。

4. 使用 Kruskal 算法求解最小生成树。

5. 将最小生成树的连线绘制在地图上，并用不同颜色表示。

import random
import math
import matplotlib.pyplot as plt

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

class Line:
    def __init__(self, start, end):
        self.start = start
        self.end = end
        self.length = math.sqrt((end.x - start.x) ** 2 + (end.y - start.y) ** 2)

def generate_points(num_points, a, b):
    points = []
    for i in range(num_points):
        x = random.uniform(0, a)
        y = random.uniform(0, b)
        points.append(Point(x, y))
    return points

def generate_lines(points, rule):
    lines = []
    for i in range(len(points)):
        for j in range(i+1, len(points)):
            if rule == "straight":
                if points[i].x == points[j].x or points[i].y == points[j].y:
                    lines.append(Line(points[i], points[j]))
            elif rule == "diagonal":
                lines.append(Line(points[i], points[j]))
    return lines

def kruskal(points, lines):
    parent = {}
    rank = {}

    def find(node):
        if parent[node] != node:
            parent[node] = find(parent[node])
        return parent[node]

    def(node1, node2):
        root1 = find(node1)
        root2 = find(node2)
        if root1 != root2:
            if rank[root1] > rank[root2]:
                parent[root2] = root1
            else:
                parent[root1] = root2
                if rank[root1] == rank[root2]:
                    rank[root2] += 1

    for point in points:
        parent[point] = point
        rank[point] = 0

    lines.sort(key=lambda x: x.length)
    min_spanning_tree = []
    for line in lines:
        if find(line.start) != find(line.end):
            min_spanning_tree.append(line)
            union(line.start, line.end)

    return min_spanning_tree

def draw_map(points, lines, min_spanning_tree):
    colors = ['r', 'g', 'b', 'c', 'm', 'y', 'k']
    for line in min_spanning_tree:
        color = random.choice(colors)
        plt.plot([line.start.x, line.end.x], [line.start.y, line.end.y], color=color)
    for point in points:
        plt.plot(point.x, point.y, 'ko')
    plt.show()

if __name__ == '__main__':
    a = 10
    b = 10
    num_points = 10
    rule = "straight"

    points = generate_points(num_points, a, b)
    lines = generate_lines(points, rule)
    min_spanning_tree = kruskal(points, lines)
    draw_map(points, lines, min_spanning_tree)

上述代码实现了一个简单的最短连线问题求解器，可以根据用户的输入或默认规则生成地图和连线，并使用 Kruskal 算法求解最小生成树。最后，将最小生成树的连线绘制在地图上，并用不同颜色表示。