最小生成树之Prim算法(最原始最详细入门)
//算法6.8 普里姆算法
#include <iostream>
using namespace std; typedef char VerTexType;
typedef int ArcType;
#define MVNum 100
#define MaxInt 32767 //表示极大值,即∞ //辅助数组的定义,用来记录从顶点集U到V-U的权值最小的边
struct{
VerTexType adjvex; //最小边在U中的那个顶点
ArcType lowcost; //最小边上的权值
}closedge[MVNum]; //- - - - -图的邻接表存储表示- - - - -
typedef char VerTexType; //假设顶点的数据类型为字符型
typedef int ArcType; //假设边的权值类型为整型
typedef struct{
VerTexType vexs[MVNum]; //顶点表,一维数组
ArcType arcs[MVNum][MVNum]; //邻接矩阵,表示i-j边上的权值
int vexnum,arcnum; //图的当前顶点数和边数
}AMGraph; int mincost; //mincost表示最小生成树所有路径之和的最小值
bool vis[MVNum]; //标记已经归纳到集合U中
int LocateVex(AMGraph G , VerTexType v){
//确定点v在G中的位置,即在顶点数组vexs中查找顶点v的下标
for(int i = ; i < G.vexnum; ++i)
if(G.vexs[i] == v)
return i;
return -;//找不到就返回-1
}//LocateVex void CreateUDN(AMGraph &G){
//采用邻接矩阵表示法,创建无向网G
int i , j , k;
cout <<"请输入总顶点数,总边数,以空格隔开:";
cin >> G.vexnum >> G.arcnum; //输入总顶点数,总边数
cout << endl; cout << "输入点的名称,如a或1" << endl; for(i = ; i < G.vexnum; ++i){
cout << "请输入第" << (i+) << "个点的名称:";
cin >> G.vexs[i]; //依次输入点的信息
}
cout << endl;
for(i = ; i < G.vexnum; ++i) //初始化邻接矩阵,边的权值均置为极大值MaxInt
for(j = ; j < G.vexnum; ++j)
G.arcs[i][j] = MaxInt;
cout << "输入边依附的顶点及权值,如a b 5" << endl;
for(k = ; k < G.arcnum;++k){ //构造邻接矩阵
VerTexType v1 , v2;
ArcType w;
cout << "请输入第" << (k + ) << "条边依附的顶点及权值:";
cin >> v1 >> v2 >> w; //输入一条边依附的顶点及权值
i = LocateVex(G, v1); j = LocateVex(G, v2); //确定v1和v2在G中的位置,即顶点数组的下标
G.arcs[i][j] = w; //边<v1, v2>的权值置为w
G.arcs[j][i] = G.arcs[i][j]; //置<v1, v2>的对称边<v2, v1>的权值为w
}//for
}//CreateUDN int Min(AMGraph G){
//返回权值最小的点
int index = -;
int mina = MaxInt;
for(int i = ; i < G.vexnum ; ++i){
if(!vis[i] && mina > closedge[i].lowcost ){//在剩下的集合V-U中选择距离U集合最近的顶点,即权值最小
mina = closedge[i].lowcost;
index = i;
}
}//for
return index;//返回该下标
}//Min void MiniSpanTree_Prim(AMGraph G, VerTexType u){//加点法
//无向网G以邻接矩阵形式存储,从顶点u出发构造G的最小生成树T,输出T的各条边
int k , j , i;
mincost = ;
VerTexType u0 , v0;
k =LocateVex(G, u); //k为顶点u的下标
for(j = ; j < G.vexnum; ++j){ //对V-U的每一个顶点vi,初始化closedge[i]
if(j != k){
vis[j]=false;
closedge[j].adjvex = u; //默认除u外的各个顶点到U集合中的顶点u的权值最小
closedge[j].lowcost = G.arcs[k][j]; //{adjvex, lowcost}
}//if
}//for
vis[k]=true;closedge[k].lowcost=; //初始,U = {u},标记u已经归纳到集合中,自己到自己的权值为0
for(i = ; i < G.vexnum; ++i){ //选择其余n-1个顶点,生成n-1条边(n= G.vexnum)
k = Min(G);
if(k==-)break; //k如果是-1,表示最小生成树已经建立
//求出T的下一个结点:第k个顶点,closedge[k]中存有当前最小边
u0 = closedge[k].adjvex; //u0为最小边的一个顶点,u0∈U
v0 = G.vexs[k]; //v0为最小边的另一个顶点,v0∈V-U
cout << "边 " <<u0 << "--->" << v0 << " 权值为" << closedge[k].lowcost << endl;//输出当前的最小边(u0, v0)及其权值
vis[k]=true;mincost+=closedge[k].lowcost; //第k个顶点并入U集,标记此时顶点k已经归纳到集合U中
for(j = ; j < G.vexnum; ++j)
if(!vis[j] && G.arcs[k][j] < closedge[j].lowcost){//新顶点并入U后在V-U中重新选择最小边
closedge[j].adjvex = G.vexs[k]; //表示顶点j到顶点k还有比原来j到集合U中有最小权值
closedge[j].lowcost = G.arcs[k][j];
}//if
}//for
}//MiniSpanTree_Prim int main(){
cout << "************算法6.8 普里姆算法**************" << endl << endl;
AMGraph G;
CreateUDN(G);
cout << endl;
cout << "无向图G创建完成!" << endl;
cout <<endl; cout << "******利用普里姆算法构造最小生成树结果:******" << endl;
MiniSpanTree_Prim(G , G.vexs[]);//传入起始的顶点
cout <<endl;
cout<<"最小生成树的所有路径之和最小值为"<<mincost<<endl;
return ;
}//main
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