连通图的最小生成树

g={'0': {'1': 10, '2': float('inf'), '3': float('inf'), '4': 19, '5': 21},
   '1': {'0': 10, '2': 5, '3': 6, '4': float('inf'), '5': 11},
   '2': {'0': float('inf'), '1': 5, '3': 6, '4': float('inf'), '5': float('inf')},
   '3': {'0': float('inf'), '1': 6, '2': 6, '4': 18, '5': 14},
   '4': {'0': 19, '1': float('inf'), '2': float('inf'), '3': 18, '5': 33},
   '5': {'0': 21, '1': 11, '2': float('inf'), '3': 14, '4': 33}}    
def prim(g, s):
    r = {}
    q = [(0, None, s)]#s的前继顶点为空
    while q:
        _, p, u = heappop(q)#pop the smallest edge wight
        if u in r: continue
        r[u] = p#MST性质:最小权w的pu(堆顶的uv)一定在U和V-U构成的所有顶点的最小生成树中。
        for v, w in g[u].items():#v:vertex,w:arcs边信息的权值
            heappush(q, (w, u, v))#堆顶uv是u的所有邻接点v(V-U)中权最小的
    print(s,"开始的最小生成树", r)
#5 开始的最小生成树 {'5': None, '1': '5', '2': '1', '3': '1', '0': '1', '4': '3'}        
#prim(g, "5")
def find(c, u):
    if u != c[u]:
        c[u] = find(c, c[u])
    return c[u]
def union(c, r, u, v):
    u, v = find(c, u), find(c, v)
    if r[u] > r[v]:#层高的做根。第一次c[u]=v,c[v]=v
        c[v] = u
    else:
        c[u] = v
    if r[u] == r[v]: r[v] += 1#终点升一层, 起点升一层也可以的。
def kruskal(g):
    e = [(g[u][v], u, v)for u in g for v in g[u]]#权-点-点表
    t = list()
    c, r = {u: u for u in g}, {u: 0 for u in g}
    #c是非连通图T=(v,∮)加入各顶点自为连通分量的并查集,r并查集层
    for _, u, v in sorted(e):#根据权值排序
        if find(c, u) != find(c, v):#判断连通与否
            t.append((u, v))#新连通
            union(c, r, u, v)#用并查集连通
    print(t)
#[('1', '2'), ('1', '3'), ('0', '1'), ('1', '5'), ('3', '4')]        

在这里插入图片描述

在Matlab中,可以使用Kruskal算法或Prim算法来求解带权连通图最小生成树。Kruskal算法根据边的权值从小到大进行排序,然后按顺序将边加入最小生成树中,但要确保不形成环路,直到最小生成树中包含了图中的全部顶点。而Prim算法则是从某个起始顶点开始,每次选择与当前生成树距离最近的顶点,并将其与生成树的边加入,直到最小生成树包含了图中的所有顶点。 以下是使用Matlab实现Kruskal算法求解带权连通图最小生成树的示例代码: ```matlab function [minimumSpanningTree, totalWeight = kruskal(graph) n = size(graph, 1); edges = []; for i = 1:n-1 for j = i+1:n if graph(i, j) ~= 0 edges = [edges; i, j, graph(i, j)]; end end end edges = sortrows(edges, 3, 'descend'); % 根据边的权值从大到小排序 parent = 1:n; minimumSpanningTree = zeros(n); totalWeight = 0; for k = 1:size(edges, 1) u = edges(k, 1); v = edges(k, 2); w = edges(k, 3); if find(parent, u) ~= find(parent, v) % 判断是否会形成环路 minimumSpanningTree(u, v) = w; % 将边加入最小生成树 minimumSpanningTree(v, u) = w; totalWeight = totalWeight + w; parent(find(parent, u)) = find(parent, v); % 更新parent数组 end end end ``` 使用上述函数,你可以输入一个邻接矩阵表示的带权连通图,然后得到最小生成树的邻接矩阵以及最小生成树的权值之和。 请注意,这只是Kruskal算法的一个简单实现,实际应用中可能需要考虑更多的情况,比如输入的图不是连通图的情况。同时,你也可以使用Matlab中其他的图算法库来求解带权连通图最小生成树。<span class="em">1</span><span class="em">2</span><span class="em">3</span> #### 引用[.reference_title] - *1* [我们可用“破圈法”求解带权连通无向图的一棵最小代价生成树。所](https://blog.youkuaiyun.com/weixin_39947522/article/details/112841432)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] - *2* *3* [无向带权图的最小生成树算法——Prim及Kruskal算法思路](https://blog.youkuaiyun.com/json_it/article/details/77450835)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] [ .reference_list ]
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