最小生成树Kruskal算法朴素版 C语言实现

本文介绍了一种使用C语言实现最小生成树Kruskal算法的方法。通过并查集来避免环路的形成,实现了从一系列边中选择权重最小且不构成环路的边集合。代码中详细展示了如何构建并查集、进行排序以及合并操作。

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最小生成树Kruskal算法朴素版 C语言实现

标签:最小生成树

Prim算法
参考博客
并查集基础及练习

#include <stdio.h>
#include <algorithm>
using namespace std;

#define maxn 20

typedef struct{
    int x, y;
    int w;
}edge;

edge e[maxn];
int rank_[maxn], father[maxn], sum;

int cmp(edge a, edge b){  //按权值非降序排序(相同则按x坐标)
    if(a.w == b.w)  return a.x < b.x;
    return a.w < b.w;
}

void make_set(int x){
    father[x] = x;
    rank_[x] = 0;
}

int find_set(int x){
    return  x != father[x] ? find_set(father[x]) : father[x];
}

void union_set(int x, int y, int w){
    sum += w;
    if(x == y)  return ;
    if(rank_[x] > rank_[y])  father[y] = x;
    else{
        if(rank_[x] == rank_[y])  rank_[y]++;
        father[x] = y;
    }
}

int main(){
    int n, x, y, i;
    char cx, cy;

    freopen("kruskal.txt", "r", stdin);
    scanf("%d", &n);
    getchar();
    for(i = 0; i < n; i++){
        scanf("%c%c %d", &cx, &cy, &e[i].w);
        getchar();
        e[i].x = cx -'A', e[i].y = cy - 'A';
        make_set(i);  //0对应于A
    }
    sort(e, e + n, cmp);
    //for(i = 0; i < n; i++)  printf("%c-%c : %d\n", e[i].x + 'A', e[i].y + 'A', e[i].w);
    //printf("\n");

    sum = 0;
    for(i = 0; i < n; i++){
        x = find_set(e[i].x), y = find_set(e[i].y);
        if(x != y){
            printf("%c-%c : %d\n", e[i].x + 'A', e[i].y + 'A', e[i].w);
            union_set(x, y, e[i].w);
        }
    }
    printf("total:  %d\n", sum);

    return 0;
}

数据文件:
input
实验结果:
output

最小生成树Kruskal算法是一种用于求解无向图中最短路径的贪心算法,它通过不断合并边来构建一棵连通且权值之和最小的树。以下是C语言实现Kruskal算法的一个简单步骤: 1. **排序边**:首先对所有边按照权重从小到大排序。 2. **初始化并集**:将所有顶点视为独立的集合,可以用数组或哈希表表示每个顶点所属的集合。 3. **遍历边**: - 检查当前边是否连接两个不同的集合(即它们的起始点和终点所在的集合不同)。 - 如果可以形成一条新的边且不会形成环路,则合并这两个集合,并记录下这条边。 4. **重复步骤3直到生成树包含n-1条边**:因为生成树需要覆盖n个顶点,所以最少需要n-1条边。 5. **结果**:最后剩下的树就是最小生成树。 下面是C语言的基本伪代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 结构体定义边 typedef struct Edge { int src, dest, weight; } Edge; // 并查集结构体 typedef struct UnionFind { int parent[vertices]; int size[vertices]; } UF; // 边比较函数 int compareEdges(Edge a, Edge b) { return a.weight < b.weight; } // Kruskal算法 void kruskal(int vertices, Edge edges[], int numEdges) { // 排序边 qsort(edges, numEdges, sizeof(Edge), compareEdges); // 初始化并查集 for (int i = 0; i < vertices; i++) { uf.parent[i] = i; uf.size[i] = 1; } int count = 0; while (count < vertices - 1) { Edge current = edges[count++]; // 取下一个最小的边 if (!unionFind(current.src, current.dest, &uf)) { // 合并节点,如果没形成环则添加 printf("Adding edge (%d, %d) with weight %d\n", current.src, current.dest, current.weight); } } } // 查找并返回集合根 int findSet(int v, UF *uf) { if (v != uf->parent[v]) { uf->parent[v] = findSet(uf->parent[v], uf); } return uf->parent[v]; } // 判断并合并两个集合 int unionFind(int u, int v, UF *uf) { int rootU = findSet(u, uf); int rootV = findSet(v, uf); if (rootU == rootV) return 0; // 已经在同一个集合内,不需要合并 if (uf->size[rootU] > uf->size[rootV]) { uf->parent[rootV] = rootU; uf->size[rootU] += uf->size[rootV]; } else { uf->parent[rootU] = rootV; uf->size[rootV] += uf->size[rootU]; } return 1; } int main() { // 输入数据... return 0; } ```
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