数据结构之最小生成树Prim算法建议收藏

普里姆算法介绍普里姆(Prim)算法,是用来求加权连通图的最小生成树算法基本思想:对于图G而言,V是所有顶点的集合;现在,设置两个新的集合U和T,其中U用于存放G的最小生成树中的顶点,T存放G的最

大家好,又见面了,我是全栈君,今天给大家准备了Idea注册码。

全栈程序员社区此处内容已经被作者隐藏,请输入验证码查看内容
验证码:
请关注本站微信公众号,回复“验证码”,获取验证码。在微信里搜索“全栈程序员社区”或者“www_javaforall_cn”或者微信扫描右侧二维码都可以关注本站微信公众号。

普里姆算法介绍

  普里姆(Prim)算法,是用来求加权连通图的最小生成树算法

  基本思想:对于图G而言,V是所有顶点的集合;现在,设置两个新的集合U和T,其中U用于存放G的最小生成树中的顶点,T存放G的最小生成树中的边。 从所有uЄU,vЄ(V-U) (V-U表示出去U的所有顶点)的边中选取权值最小的边(u, v),将顶点v加入集合U中,将边(u, v)加入集合T中,如此不断重复,直到U=V为止,最小生成树构造完毕,这时集合T中包含了最小生成树中的所有边。

数据结构之最小生成树Prim算法建议收藏

代码实现

1. 思想逻辑

  (1)以无向图的某个顶点(A)出发,计算所有点到该点的权重值,若无连接取最大权重值#define INF    (~(0x1<<31))

  (2)找到与该顶点最小权重值的顶点(B),再以B为顶点计算所有点到改点的权重值,依次更新之前的权重值,注意权重值为0或小于当前权重值的不更新,因为1是一当找到最小权重值的顶点时,将权重值设为了0,2是会出现无连接的情况。

  (3)将上述过程一次循环,并得到最小生成树。

2. Prim算法

// Prim最小生成树
void Prim(int nStart)
{
    int i = 0;
    int nIndex=0;         // prim最小树的索引,即prims数组的索引 
    char cPrims[MAX];     // prim最小树的结果数组 
    int weights[MAX];    // 顶点间边的权值
    
    cPrims[nIndex++] = m_mVexs[nStart].data;

    // 初始化"顶点的权值数组",
    // 将每个顶点的权值初始化为"第start个顶点"到"该顶点"的权值。
    for (i = 0; i < m_nVexNum; i++)
    {
        weights[i] = GetWeight(nStart, i);
    }

    for (i = 0; i < m_nVexNum; i ++)
    {
        if (nStart == i)
        {
            continue;
        }
        
        int min = INF;
        int nMinWeightIndex = 0;
        for (int k = 0; k < m_nVexNum; k ++)
        {
            if (weights[k]!= 0 && weights[k] < min)
            {
                min = weights[k];
                nMinWeightIndex = k;
            }
        }

        // 找到下一个最小权重值索引
        cPrims[nIndex++] = m_mVexs[nMinWeightIndex].data;
        // 以找到的顶点更新其他点到该点的权重值
        weights[nMinWeightIndex]=0;
        int nNewWeight = 0;
        for (int ii = 0; ii < m_nVexNum; ii++)
        {
            nNewWeight = GetWeight(nMinWeightIndex, ii);
            // 该位置需要特别注意
            if (0 != weights[ii] && weights[ii] > nNewWeight)
            {
                weights[ii] = nNewWeight;
            }
        }
    }
    // 计算最小生成树的权重值
    int nSum = 0;
    for (i = 1; i < nIndex; i ++)
    {
        int min = INF;
        int nVexsIndex = GetVIndex(cPrims[i]);
        for (int kk = 0; kk < i; kk ++)
        {
            int nNextVexsIndex = GetVIndex(cPrims[kk]);
            int nWeight = GetWeight(nVexsIndex, nNextVexsIndex);
            if (nWeight < min)
            {
                min = nWeight;
            }
        }
        nSum += min;
    }

    // 打印最小生成树 
    cout << "PRIM(" << m_mVexs[nStart].data  <<")=" << nSum << ": "; 
    for (i = 0; i < nIndex; i++) 
        cout << cPrims[i] << " "; 
    cout << endl; 

}

3. 全部实现

数据结构之最小生成树Prim算法建议收藏
数据结构之最小生成树Prim算法建议收藏

#include "stdio.h"
#include <iostream>
using namespace std;

#define MAX 100
#define INF         (~(0x1<<31))        // 最大值(即0X7FFFFFFF)

class EData
{
public:
    EData(char start, char end, int weight) : nStart(start), nEnd(end), nWeight(weight){}
    
    char nStart;
    char nEnd;
    int nWeight;
};
//
struct ENode
{
    int nVindex;  // 该边所指的顶点的位置
    int nWeight;  // 边的权重
    ENode *pNext; // 指向下一个边的指针
};

struct VNode
{
    char data;  // 顶点信息
    ENode *pFirstEdge; // 指向第一条依附该顶点的边
};

// 无向邻接表
class listUDG
{
public:
    listUDG(){};
    listUDG(char *vexs, int vlen, EData **pEData, int elen)
    {
        m_nVexNum = vlen;
        m_nEdgNum = elen;

        // 初始化"邻接表"的顶点
        for (int i = 0; i < vlen; i ++)
        {
            m_mVexs[i].data = vexs[i];
            m_mVexs[i].pFirstEdge = NULL;
        }

        char c1,c2;
        int p1,p2;
        ENode *node1, *node2;
        // 初始化"邻接表"的边
        for (int j = 0; j < elen; j ++)
        {
            // 读取边的起始顶点和结束顶点
            c1 = pEData[j]->nStart;
            c2 = pEData[j]->nEnd;
            p1 = GetVIndex(c1);
            p2 = GetVIndex(c2);

            node1 = new ENode();
            node1->nVindex = p2;
            node1->nWeight = pEData[j]->nWeight;
            if (m_mVexs[p1].pFirstEdge == NULL)
            {
                m_mVexs[p1].pFirstEdge = node1;
            }
            else
            {
                LinkLast(m_mVexs[p1].pFirstEdge, node1);
            }

            node2 = new ENode();
            node2->nVindex = p1;
            node2->nWeight = pEData[j]->nWeight;
            if (m_mVexs[p2].pFirstEdge == NULL)
            {
                m_mVexs[p2].pFirstEdge = node2;
            }
            else
            {
                LinkLast(m_mVexs[p2].pFirstEdge, node2);
            }
        }

    }
    ~listUDG()
    {
        ENode *pENode = NULL;
        ENode *pTemp = NULL;
        for (int i = 0; i < m_nVexNum; i ++)
        {
            pENode = m_mVexs[i].pFirstEdge;
            if (pENode != NULL)
            {
                pTemp = pENode;
                pENode = pENode->pNext;

                delete pTemp;
            }
            delete pENode;
        }
    }

    void PrintUDG()
    { 
        ENode *pTempNode = NULL;
        cout << "邻接无向表:" << endl;
        for (int i = 0; i < m_nVexNum; i ++)
        {
            cout << "顶点:" << GetVIndex(m_mVexs[i].data)<< "-" << m_mVexs[i].data<< "->";
            pTempNode = m_mVexs[i].pFirstEdge;
            while (pTempNode)
            {
                cout <<pTempNode->nVindex << "->";
                pTempNode = pTempNode->pNext;
            }
            cout << endl;
        }
    }

    // Prim最小生成树
    void Prim(int nStart)
    {
        int i = 0;
        int nIndex=0;         // prim最小树的索引,即prims数组的索引 
        char cPrims[MAX];     // prim最小树的结果数组 
        int weights[MAX];    // 顶点间边的权值
        
        cPrims[nIndex++] = m_mVexs[nStart].data;

        // 初始化"顶点的权值数组",
        // 将每个顶点的权值初始化为"第start个顶点"到"该顶点"的权值。
        for (i = 0; i < m_nVexNum; i++)
        {
            weights[i] = GetWeight(nStart, i);
        }

        for (i = 0; i < m_nVexNum; i ++)
        {
            if (nStart == i)
            {
                continue;
            }
            
            int min = INF;
            int nMinWeightIndex = 0;
            for (int k = 0; k < m_nVexNum; k ++)
            {
                if (weights[k]!= 0 && weights[k] < min)
                {
                    min = weights[k];
                    nMinWeightIndex = k;
                }
            }

            // 找到下一个最小权重值索引
            cPrims[nIndex++] = m_mVexs[nMinWeightIndex].data;
            // 以找到的顶点更新其他点到该点的权重值
            weights[nMinWeightIndex]=0;
            int nNewWeight = 0;
            for (int ii = 0; ii < m_nVexNum; ii++)
            {
                nNewWeight = GetWeight(nMinWeightIndex, ii);
                // 该位置需要特别注意
                if (0 != weights[ii] && weights[ii] > nNewWeight)
                {
                    weights[ii] = nNewWeight;
                }
            }
        }
        // 计算最小生成树的权重值
        int nSum = 0;
        for (i = 1; i < nIndex; i ++)
        {
            int min = INF;
            int nVexsIndex = GetVIndex(cPrims[i]);
            for (int kk = 0; kk < i; kk ++)
            {
                int nNextVexsIndex = GetVIndex(cPrims[kk]);
                int nWeight = GetWeight(nVexsIndex, nNextVexsIndex);
                if (nWeight < min)
                {
                    min = nWeight;
                }
            }
            nSum += min;
        }

        // 打印最小生成树 
        cout << "PRIM(" << m_mVexs[nStart].data  <<")=" << nSum << ": "; 
        for (i = 0; i < nIndex; i++) 
            cout << cPrims[i] << " "; 
        cout << endl; 
    }
private:
    // 获取<start, end>的权值,若start和end不是连接的,则返回无穷大
    int GetWeight(int start, int end)
    {
        if (start == end)
        {
            return 0;
        }
        ENode *pTempNode = m_mVexs[start].pFirstEdge;
        while (pTempNode)
        {
            if (end == pTempNode->nVindex)
            {
                return pTempNode->nWeight;
            }
            pTempNode = pTempNode->pNext;
        }

        return INF;
    }

    // 返回顶点的索引
    int GetVIndex(char ch)
    {
        int i = 0;
        for (; i < m_nVexNum; i ++)
        {
            if (m_mVexs[i].data == ch)
            {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    void LinkLast(ENode *pFirstNode, ENode *pNode)
    {
        if (pFirstNode == NULL || pNode == NULL)
        {
            return;
        }
        ENode *pTempNode = pFirstNode;
        while (pTempNode->pNext != NULL)
        {
            pTempNode = pTempNode->pNext;
        }

        pTempNode->pNext = pNode;
    }

private:
    int m_nVexNum;   // 顶点数目
    int m_nEdgNum;   // 边数目
    VNode m_mVexs[MAX];
    VNode m_PrimVexs[MAX];
};

void main()
{
    char vexs[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'}; 
    //
    EData *edges[] = { 
               // 起点 终点 权 
        new EData('A', 'B', 12),  
        new EData('A', 'F', 16),  
        new EData('A', 'G', 14),  
        new EData('B', 'C', 10),  
        new EData('B', 'F',  7),  
        new EData('C', 'D',  3),  
        new EData('C', 'E',  5),  
        new EData('C', 'F',  6),  
        new EData('D', 'E',  4),  
        new EData('E', 'F',  2),  
        new EData('E', 'G',  8),  
        new EData('F', 'G',  9)
    };
    int vlen = sizeof(vexs)/sizeof(vexs[0]); 
    int elen = sizeof(edges)/sizeof(edges[0]); 
    listUDG* pG = new listUDG(vexs, vlen, edges, elen); 

    pG->PrintUDG();   // 打印图 
    pG->Prim(0);

    for (int i = 0; i < elen; i ++)
    {
        delete edges[i];
    }
    return; 
}

View Code

数据结构之最小生成树Prim算法建议收藏

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请联系我们举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/120149.html原文链接:https://javaforall.net

(0)
全栈程序员-站长的头像全栈程序员-站长


相关推荐

  • Redis–各个数据类型最大存储量

    Redis–各个数据类型最大存储量

    2021年11月3日
    51
  • Discuz 二次开发 (一) 目录结构和运行逻辑

    Discuz 二次开发 (一) 目录结构和运行逻辑Discuz二次开发(一)目录结构和运行逻辑目录结构DISCUZ使用自己的框架,与现在主流的web框架不同,DISCUZ没有路由表,他的路由是由入口文件来实现的。apiuc.phpUCenter通信文件/api/addons应用中心/api/connect通讯互联/api/googleGoogle引擎结构处理/api/javascript数据和广告的js调用/api/manyoumanyou应用及搜索等相关服务/api/remote远程更新/api/tr

    2022年5月19日
    41
  • SQL语句增加字段、修改字段、修改类型、修改默认值[通俗易懂]

    SQL语句增加字段、修改字段、修改类型、修改默认值[通俗易懂]–一、修改字段默认值altertable表名dropconstraint约束名字——说明:删除表的字段的原有约束altertable表名addconstraint约束名字DEFAULT默认值for字段名称——-说明:添加一个表的字段的约束并指定默认值–二、修改字段名:altertable表名renamecolumn…

    2022年5月21日
    55
  • PX震荡波_常用的黑客代码大全

    PX震荡波_常用的黑客代码大全一、前言前面的文章主要都是一些理论知识为主,很多读者朋友看了之后可能会有点枯燥,里面很多公式看起来也比较晦涩,今天起给大家讲一讲如何用开源飞控PX4飞好一架飞机,飞机主要以多旋翼和垂起固定翼为主。使用开源飞控PX4来调试一套无人机是一个较为复杂的过程,不过前期的电机电调选型、桨叶的配套,电池的设计这些内容都不是我擅长的内容,如果有需求的话以后有机会请我专业的朋友给大家来写一写这方面的内容。我要…

    2022年10月13日
    3
  • 语音检测_自适应遗传算法

    语音检测_自适应遗传算法自适应回声消除算法欢迎留言交流AEC算法早期用在Voip,电话这些场景中,自从智能设备诞生后,智能语音设备也要消除自身的音源,这些音源包括音乐或者TTS机器合成声音。本文基于开源算法阐述AEC的原理和实现,基于WebRTC和speex两种算法,文末会附上两种算法的matlab实现。回声消除原理回声消除的基本原理是使用一个自适应滤波器对未知的回声信道:ω\omega进行参数辨识,根据扬声器信号与产

    2025年8月22日
    3
  • linux initramfs,Linux INITRAMFS 与 INITRD「建议收藏」

    linux initramfs,Linux INITRAMFS 与 INITRD「建议收藏」initramfs文件生效的过程大致分为四步:第一步:Kernel首先要注册一个RAMFS文件系统类型(实际注册的类型名称是”ROOTFS”,后续我们可以看到它实际上就是”RAMFS”);第二步:然后加载(mount)一个空的rootfs文件系统,类型就是上面提到的RAMFS(ROOTFS);第三步:寻址initramfs文件“XXX.cpio.gz”并解压到已mount的rootfs文件系统中;…

    2022年8月11日
    10

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号