Kruskal演算法實現最小生成樹

2021-10-01 05:12:31 字數 1835 閱讀 5170

kruskal演算法思想

g=(v,e)是無向連通網,t=(u,te)是g的最小生成樹演算法的基本思想是:初始狀態為u=v、te=,即t中的頂點各自構成乙個連通分量,然後按照邊的權值由小到大的順序,依次考察邊e中的各條邊。若被考察邊的兩個頂點屬於兩個不同的連通分量,則將此邊加入到te中,同時把兩個連通分量連線為乙個連通分量;若被考察邊的兩個頂點屬於同乙個連通分量,則捨去此邊,以免造成迴路,如此下去,當t中的連通分量個數為1時,此連通分量便為g的一棵最小 kruskal生成樹。

相比於prim的加點,kruskal是通過加邊實現最小生成樹。即從所有邊中選取權值最小的邊,在滿足加入條件後,將其的兩個端點加入最小生成樹。在被考察邊的兩個頂點是否位於兩個聯通分量(是否與生成樹中的邊形成迴路)。如果如果將同乙個連通分量的頂點放入乙個集合中,則 kruskal演算法需要判斷被考察邊的兩個頂點是否位於兩個集合,以及將兩個集合進行合併等操作。

kruskal偽**

演算法: kruskal演算法

輸入:無向連通網g=(v,e)

輸出:最小生成樹t=(u,te)

1.初始化:u=v;te={}

2.重複下述操作直到所有頂點位於乙個連通分量

2.1在e中選取最短邊(u,v);

2.2如果頂點u、v位於兩個連通分量,則

2.2.1將邊(u,v)併入te;

2.2.2將這兩個連通分量合成乙個連通分量;

2.3在e中標記邊(u,v),使得(u,v)不參加後續最短邊的選取;

kruskal演算法儲存結構

圖的儲存結構:因為 kruskal演算法依次對圖中的邊進行操作,因此考慮採用邊集陣列(edge set array)儲存。為了提高查詢最短邊的速度,可以先對邊集陣列按邊上的權值排序。

邊集陣列結構體定義:

struct

連通分量的頂點所在的集合:由於涉及集合的查詢和合併等操作,考慮採用並查集來實現。並查集是將集合中的元素組織成樹的形式,合併兩個集合,即將乙個集合的根點作為另乙個集合根結點的孩子。為了便於在並查集中進行查詢和合併操作,樹採用雙親表示法儲存設陣列parent[n],元素parent[i]表示頂點i的雙親(0≤i≤n-1)。初始時,令parent[i]=-1,表示頂點沒有雙親,即每個集合只有乙個元素。對於邊(u,v),設vex1和vex2分別表示兩個頂點所在集合的根,如果vex1≠vex2,則頂點和u和v一定位於兩個集合,令 parent[vex2]=vex1,實現合併兩個集合。

kruskal實現最小生成樹**

#includeusing namespace std;

struct edgetype //定義邊集陣列的元素型別

;const int maxvertex = 10; //圖中最多頂點數

const int maxedge = 100; //圖中最多邊數

template //定義模板類

class edgegraph 

;template 

edgegraph :: edgegraph(datatype a[ ], int n, int e)

}template 

edgegraph :: ~edgegraph( ){}

template 

void edgegraph :: kruskal( )

}}template 

int edgegraph :: findroot(int parent[ ], int v) //求頂點v所在集合的根

int main( )

;  edgegraph eg; 

eg.kruskal( );

return 0;

}

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