一、算法描述、算法思想
(一)相关数据结构
cpp
#define Totaledge 100
#define TotalNode 100
int fa[TotalNode];
定义Totaledge为初始化存边数组的大小,TotalNode为初始化存点数组的大小,fa数组存储每个点对应的集合号
cpp
typedef struct ty *E;
typedef struct ty Edge;
struct ty
{
int x, y, len;
} edge[Totaledge];
struct ty2
{
int x, y, len;
} ans[Totaledge];
定义ty存储每条边的信息,因为该图为一个无向图,因此x,y存储边的两点,len为该边的长度(权值),然后edge结构体数组则存储所有边的信息。
定义ty2为最终加入最小生成树的边,ans数组存储组成最小生成树的所有边。
(二)相关算法实现
1、并查集处理
cpp
for (int i = 1; i <= TotalNode; i++)
fa[i] = i;
首先先将所有点对应的集合设为自己。
cpp
int find(int x)
{
return x == fa[x] ? x : find(fa[x]);
}
那么找一点对应的集合,利用路径压缩的思想。
cpp
int fx = find(x), fy = find(y);
if (fx != fy)
{
fa[fx] = fy;
}
合并两点的集合,先找到两点的集合,如果不相同就进行合并。
2、Kruskal算法求最小生成树
算法思想:将所有边按照权值从小到大排序,按照该顺序挑边,若该边不会使该树变成一个回路,则将其加入最小生成树中。
(1)边排序
cpp
for (int i = 0; i < total; i++)
{
int x, y, len;
scanf("%d%d%d", &x, &y, &len);
edge[i].x = x;
edge[i].y = y;
edge[i].len = len;
}
qsort(edge, total, sizeof(edge[0]), cmp);
cpp
int cmp(const void *a, const void *b)
{
Edge p1 = *(E)a;
Edge p2 = *(E)b;
return p1.len - p2.len; // 按照长度从小到大
}
利用可以给结构体排序的qsort函数,让其按照结构体的边从小到大排序
(2)挑边
判断加入的边是否会形成回路,看该边两点的集合是否为同一个,若为同一个就说明会形成回路,不为同一个就不会形成回路。
cpp
for (int i = 0; i < total; i++)
{
int x = edge[i].x;
int y = edge[i].y;
int fx = find(x), fy = find(y);
if (fx != fy)
{
totalvalue += edge[i].len;
ans[++cnt].x = x;
ans[cnt].y = y;
ans[cnt].len = edge[i].len;
fa[fx] = fy;
}
}
按照边长度从小到大开始加边,若该边两点的集合不为同一个,那么就将该边加入最小生成树中,totalvalue为最小生成树的权值,该权值加上该边的长度。然后ans数组中加入该边的信息,方便后序输出。
(三)流程图
1、main函数
2、find(int x)(找点所在的集合)
二、程序运行截图,及相关样例解释
根据分析,程序输出满足要求。
三、源程序
cpp
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <algorithm>
#define Totaledge 100
#define TotalNode 100
typedef struct ty *E;
typedef struct ty Edge;
struct ty
{
int x, y, len;
} edge[Totaledge];
struct ty2
{
int x, y, len;
} ans[Totaledge];
int fa[TotalNode];
int cmp(const void *a, const void *b)
{
Edge p1 = *(E)a;
Edge p2 = *(E)b;
return p1.len - p2.len; // 按照长度从小到大
}
int find(int x)
{
return x == fa[x] ? x : find(fa[x]);
}
int main()
{
int cnt = 0, n, total = 0, totalvalue = 0;
for (int i = 1; i <= TotalNode; i++)
fa[i] = i;
printf("请输入结点个数:");
scanf("%d", &n);
printf("请输入边的个数:");
scanf("%d", &total);
printf("请依次输入边的信息,x, y, 长度\neg:1 2 5,表示1和2连边,长度为5\n");
for (int i = 0; i < total; i++)
{
int x, y, len;
scanf("%d%d%d", &x, &y, &len);
edge[i].x = x;
edge[i].y = y;
edge[i].len = len;
}
qsort(edge, total, sizeof(edge[0]), cmp);
for (int i = 0; i < total; i++)
{
int x = edge[i].x;
int y = edge[i].y;
int fx = find(x), fy = find(y);
if (fx != fy)
{
totalvalue += edge[i].len;
ans[++cnt].x = x;
ans[cnt].y = y;
ans[cnt].len = edge[i].len;
fa[fx] = fy;
}
}
printf("最小生成树的权值为: ");
printf("%d\n", totalvalue);
printf("最小生成树中边的信息:(按照,x,y,len顺序,表示x与y连边,长度为len)\n");
for (int i = 1; i <= cnt; i++)
printf("%d %d %d\n", ans[i].x, ans[i].y, ans[i].len);
return 0;
}