最小生成树算法之Prim算法(C++实现)
在无向带权连通图G中,如果一个连通子树包含所有顶点,并且连接这些顶点的边权之和最小,那么这个连通子图就是G的最小生成树。求最小生成树的一个常见算法是Prim算法,该算法的基本思想是:
1)设置两个集合V和S,任意选择一个顶点作为起始顶点,将起始顶点放入集合S,其余顶点存入集合V中;
2)然后使用贪心策略,选择一条长度最短并且端点分别在S和V中边(即为最小生成树的中的一条边),将这条边在V中的端点加入到集合S中;
3)循环执行第2)步直到S中包含了所有顶点。
根据以上思想我们很快可以给出一个O(N^3)的算法,即选择一条最短边需要O(N^2)的时间复杂度,具体实现代码如下:
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// O(N^3)
#include
using namespace std;
//用邻接矩阵表示无向图
#define N 6 //节点个数
#define M 100000//最大值,表示不可达
int matrix[N][N]=
{
M,6,1,5,M,M,
6,M,5,M,3,M,
1,5,M,5,6,4,
5,M,5,M,M,2,
M,3,6,M,M,6,
M,M,4,2,6,M
};
void prim()
{
bool flag[N]; //标记某个点是否当前生成树集合中
int i,j;
//初始化集合
for(i = 0; i < p>
flag[i] =false;
flag[0] = true;
int count = 1;
while(count++< N)
{
int min =M;
int e1 = -1,e2 = -1;
for(i = 0; i< N; ++i)
{
if(flag[i])
{
for(j= 0; j < N; ++j)
{
if(!flag[j])
{
if(matrix[i][j] < min)
{
min = matrix[i][j];
e1 = i;
e2 = j;
}
}
}
}
}
cout<<?< flag[e2] =true; } } int main(int argc, char* *argv) { prim(); system("pause"); return 0; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 上面的算法有三个循环,时间复杂度为O(N^3),考虑到由于使用的是贪心策略,则每添加一个新顶点到集合S中的时候,才会改变V中每个点到S中点的最小边的长度。因此可以用一个数组nearest[N](N为顶点个数)记录在生成最小数的过程中,记录V中每个点的到S中点的最小变长,用另外一个数组adjecent[N]记录使得该边最小的对应的邻接点。那么O(N)的时间了找到最短的边,并且能在O(N)的时间里更新nearest[N]和adjecent[N]。因此可以得到O(N^2)的算法。 源码实现如下: //O(N^2) #include using namespace std; #define N 6 //节点个数 #define M 100000//最大值,表示不可达 //用邻接矩阵表示无向图 int matrix[N][N] = { M,6,1,5,M,M, 6,M,5,M,3,M, 1,5,M,5,6,4, 5,M,5,M,M,2, M,3,6,M,M,6, M,M,4,2,6,M }; void prim() { //记当前生成树的节点集合为S //未使用的节点结合为V bool flag[N]; //标记某个点是否在S中 int nearest[N];//记录V中每个点到S中邻接点的最短边 intadjecent[N];//记录与V中每个点最邻接近的点 int i,j,min; //初始化集合 for(i = 0; i < p> flag[i] =false; flag[0] = true; for(i = 1; i < p> { nearest[i] =matrix[0][i]; adjecent[i] =0; } int count = N; while(--count) {
min = M;
j = 0;
for(i = 0; i< N; ++i)
{
if(!flag[i] && nearest[i] < min)
{
min =nearest[i];
j =i;
}
}
cout<<?< flag[j] =true; for(i = 0; i< N; ++i) { if(!flag[i] && matrix[i][j] { nearest[i] = matrix[i][j]; adjecent[i] = j; } } } } int main(int argc, char* *argv) { prim(); system("pause"); return 0; } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include #include #define MAXVEX 30 #define MAXCOST 1000 /*
广西2016年上半年计算机软件水平考试报名入口
[考试动态]2016年3月9日广西人事考试院广西2016年上半年计算机软件水平考试报名通知
[考试动态]2016年3月9日2016年5月计算机软件水平考试报名时间专题
[考试动态]2016年2月24日云南2016年上半年计算机软考报名入口
[考试动态]2016年2月24日河北2016年上半年计算机软件水平考试报名时间2月26日至3月14日
[考试动态]2016年2月24日