什么是最小生成树克鲁斯卡尔算法(Kruskal)详细代码解答

该博客详细介绍了如何实现Kruskal算法,包括对边的排序、检查回路以及构建最小生成树的过程。同时展示了邻接矩阵的打印方法,用于辅助理解图的结构。博客内容涉及图论、算法和数据结构,适合计算机科学的学习者和开发者阅读。

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public void kruskal() {
int index = 0; //表示最后结果数组的索引
int[] ends = new int[edgeNum]; //用于保存"已有最小生成树" 中的每个顶点在最小生成树中的终点
//创建结果数组, 保存最后的最小生成树
EData[] rets = new EData[edgeNum];

//获取图中 所有的边的集合 , 一共有12边
EData[] edges = getEdges();
System.out.println(“图的边的集合=” + Arrays.toString(edges) + " 共"+ edges.length); //12

//按照边的权值大小进行排序(从小到大)
sortEdges(edges);

//遍历edges 数组,将边添加到最小生成树中时,判断是准备加入的边否形成了回路,如果没有,就加入 rets, 否则不能加入
for(int i=0; i < edgeNum; i++) {
//获取到第i条边的第一个顶点(起点)
int p1 = getPosition(edges[i].start); //p1=4
//获取到第i条边的第2个顶点
int p2 = getPosition(edges[i].end); //p2 = 5

//获取p1这个顶点在已有最小生成树中的终点
int m = getEnd(ends, p1); //m = 4
//获取p2这个顶点在已有最小生成树中的终点
int n = getEnd(ends, p2); // n = 5
//是否构成回路
if(m != n) { //没有构成回路
ends[m] = n; // 设置m 在"已有最小生成树"中的终点 <E,F> [0,0,0,0,5,0,0,0,0,0,0,0]
rets[index++] = edges[i]; //有一条边加入到rets数组
}
}
//<E,F> <C,D> <D,E> <B,F> <E,G> < 《一线大厂Java面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》无偿开源 威信搜索公众号【编程进阶路】 A,B>。
//统计并打印 “最小生成树”, 输出 rets
System.out.println(“最小生成树为”);
for(int i = 0; i < index; i++) {
System.out.println(rets[i]);
}

}

//打印邻接矩阵
public void print() {
System.out.println(“邻接矩阵为: \n”);
for(int i = 0; i < vertexs.length; i++) {
for(int j=0; j < vertexs.length; j++) {
System.out.printf(“%12d”, matrix[i][j]);
}
System.out.println();//换行
}
}

/**

  • 功能:对边进行排序处理, 冒泡排序
  • @param edges 边的集合
    /
    private void sortEdges(EData[] edges) {
    for(int i = 0; i < edges.length - 1; i++) {
    for(int j = 0; j < edges.length - 1 - i; j++) {
    if(edges[j].weight > edges[j+1].weight) {//交换
    EData tmp = edges[j];
    edges[j] = edges[j+1];
    edges[j+1] = tmp;
    }
    }
    }
    }
    /
    *
  • @param ch 顶点的值,比如’A’,‘B’
  • @return 返回ch顶点对应的下标,如果找不到,返回-1
    /
    private int getPosition(char ch) {
    for(int i = 0; i < vertexs.length; i++) {
    if(vertexs[i] == ch) {//找到
    return i;
    }
    }
    //找不到,返回-1
    return -1;
    }
    /
    *
  • 功能: 获取图中边,放到EData[] 数组中,后面我们需要遍历该数组
  • 是通过matrix 邻接矩阵来获取
  • EData[] 形式 [[‘A’,‘B’, 12], [‘B’,‘F’,7], …]
  • @return
    /
    private EData[] getEdges() {
    int index = 0;
    EData[] edges = new EData[edgeNum];
    for(int i = 0; i < vertexs.length; i++) {
    for(int j=i+1; j <vertexs.length; j++) {
    if(matrix[i][j] != INF) {
    edges[index++] = new EData(vertexs[i], vertexs[j], matrix[i][j]);
    }
    }
    }
    return edges;
    }
    /
    *
  • 功能: 获取下标为i的顶点的终点(), 用于后面判断两个顶点的终点是否相同
  • @param ends : 数组就是记录了各个顶点对应的终点是哪个,ends 数组是在遍历过程中,逐步形成
  • @param i : 表示传入的顶点对应的下标
  • @return 返回的就是 下标为i的这个顶点对应的终点的下标, 一会回头还有来理解
    */
    private int getEnd(int[] ends, int i) { // i = 4 [0,0,0,0,5,0,0,0,0,0,0,0]
    while(ends[i] != 0) {
    i = ends[i];
    }
    return i;
    }

}

//创建一个类EData ,它的对象实例就表示一条边
class EData {
char start; //边的一个点
char end; //边的另外一个点
int weight; //边的权值
//构造器
public EData(char start, char end, int weight) {
this.start = start;
this.end = end;
this.weight = weight;
}
//重写toString, 便于输出边信息
@Override
public String toString() {
return “EData [<” + start + ", " + end + ">= " + weight + “]”;
}

}

##测试

打印邻接矩阵
0 12 2147483647 2147483647 2147483647 16 14
12 0 10 2147483647 2147483647 7 2147483647
2147483647 10 0 3 5 6 2147483647

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