Prim算法 Kruskal算法

一、Prim算法
1、要求:
(1)生成一颗连通的树
(2)生成树:包含全部顶点,V-1条边,没有回路,并且添加一条边会变成有回路
(3)权重和最小
2、过程模拟
最重要:贪心的思想,每一步都要选择权值最小的,这棵树所有跟顶点相连的边中最小的。从根节点开始,让树慢慢的长大。
过程:
这里写图片描述

从v1开始
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跟v1有联系的是4,2,1,选择1,所以到了v4
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现在可以选择的边有,跟v1相连接的4,2,跟v4连接的2,8,4,7,3,选择最小的2,选哪个都可以,这里选v2
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现在有三个顶点了,v1有4,v2有10,v4有2,8,4,7,选择2,所以从v4连到v3
这里写图片描述
一直这样做,直到所有顶点访问完
3、思想
每次应该选择哪条边?用dist[]数组来解决。dist[]保存每个树外边的顶点vi到树顶点的集合V的最小的距离,还是用图演示。先从v1开始,树里边只有v1,所以各个顶点到树最短的距离dist[i],就是我们看到的4,1,2,还有一些没有连接上的(用无穷大表示)
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接着把v4收进去,那么比如说v3到树的距离,就要更新,原来它到树的最短距离是4(就是到v1的距离),现在dist[3]变得更短了,变成了2(到v4最近)
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就这样每次都更新出这个时刻,每个顶点跟树最近的距离,然后在这里距离中选取最短的那个边,把这个边上的顶点收进去

//不要看这个,这个是我的思路,估计只有我能看懂
从v0开始寻找
for(){
记录所有不是树的顶点到v0的距离
}
创建一个邻接表LGraph来保存树
while1){
//找这些跟树有关系的顶点中的最小的边
i=findMinDist_matric();
找不到 break 
InsertEdge();//找到就把边插进链表里
更新权值和、顶点是否访问、已收录顶点的信息

for(遍历每一个顶点){
    if(没有被访问,还有边){
        if(是否因为加入了一个结点,这个顶点更近树了){
        更新dist
        更新跟谁连接使他更近树了
        }
    }
}
}

if(所有的点都访问了){
输出权值和
}else{
不是树
}

4、代码

/*作用:邻接矩阵最小生成树
使用变量:用dist[]来描述树外边的顶点到树的最短距离、用 Vcount刻画收录了多少个顶点、
用parent[]描述,树外边的顶点到这棵树哪个顶点最近
更新:每次访问完一个结点,Vcount,dist[],parent都要更新*/
LGraph Prim_matric(MGraph Graph){
    LGraph MST;
    weightType dist[MaxVertexNum],totalWeight=0;
    Vertex parent[MaxVertexNum],i,j;
    int Vcount=0;//开始没有收录任何顶点
    Edge E;

    //初始化,从0这个顶点开始访问
    for(i=0;i<Graph->nv;i++){
        dist[i]=Graph->G[0][i];
        parent[i]=0;
    }
    dist[0]=0;//访问过的顶点,到这棵树的距离为0
    Vcount++;
    parent[0]=-1;//等于-1的是树根

    //用邻接表来承接树的信息
    //创建一个有顶点但是没有边的邻接表
    MST=CreateGraph_adjacencyList(Graph->nv);
    E=(Edge)malloc(sizeof(struct ENode));

    //一直遍历完所有的结点
    while(1){
        //寻找树外的结点到树的最短距离
        i=findMinDist_matric(Graph,dist);
        if(i==ERROR)
            break;
        E->v1=parent[i];
        E->v2=i;//连过去的结点
        E->weight=dist[i];
        InsertEdge_adjacencyList(MST,E);
        totalWeight+=dist[i];
        dist[i]=0;//标记成访问过
        Vcount++;

        //找是否能更新距离
        for(j=0;j<Graph->nv;j++){
            if(dist[j]!=0 &&Graph->G[i][j]<INFINITY){
                //未被收录进树+有边
                if(Graph->G[i][j]<dist[j]){
                    dist[j]=Graph->G[i][j];
                    parent[j]=i;
                }
            }
        }
    }
        if(Vcount<Graph->nv){
            totalWeight=ERROR;
            printf("不是最小生成树\n");
        }
            printf("最小树的权值和%d\n",totalWeight);
            return MST;
}

//寻找最小的权值点
Vertex findMinDist_matric(MGraph Graph,weightType dist[]){
    Vertex Minv,v;
    weightType MinDist=INFINITY;

    for(v=0;v<Graph->nv;v++){
        if(dist[v]!=0 &&dist[v]<MinDist){
            MinDist=dist[v];
            Minv=v;
        }
    }

    if(MinDist<INFINITY)
        return Minv;
    else return ERROR;
}

二、Kruskal算法
1、适用情景:边稀疏的情况
区别Prim:Prim收集的是顶点,Kruskal收集的是边
2、伪代码

viod Kruskal(){
    while(没到v-1条边 && 图中还有边){
        取出权重最小的边,从图中删除这条边(最小堆)
        if(这条边加入树中不构成回路,查并集判断)
            加入边
        else
            扔掉这条边
    }
    if(没有v-1条边)
   Error("不存在生成树");
}

3、代码

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