Kruskal算法详解:求解最小生成树的代码实现
这段代码实现了Kruskal算法,用于求解无向连通图的最小生成树。
首先,对图的所有边按照权值从小到大进行排序,这个过程可以使用快速排序算法(qsort)实现。然后,通过并查集(Union-Find Set)数据结构来维护图的连通性,初始化并查集时,每个顶点都是一个单独的集合。接着,遍历所有的边,如果边的两个端点不在同一个集合中,说明不会形成环,可以加入最小生成树中,同时将这两个端点合并到同一个集合中。如果边的两个端点在同一个集合中,说明加入这条边会形成环,为了避免形成环,需要将这条边删除,记录在removedEdges数组中。最后,输出加入最小生成树的边和删除的边。
void Kruskal(Graph *graph) {
//按权值从小到大排序
qsort(graph->edges, graph->edgeNum, sizeof(Edge), cmp);
//初始化并查集
UnionFindSet set;
MakeSet(&set, graph->vertexNum);
//记录删除的边
Edge removedEdges[MAX_EDGE_NUM];
int removedEdgeNum = 0;
//遍历所有边
for (int i = 0; i < graph->edgeNum; i++) {
Edge e = graph->edges[i];
//如果边的两个端点不在同一个集合中,说明不会形成环,可以加入最小生成树中
if (Find(&set, e.tail) != Find(&set, e.head)) {
Union(&set, e.tail, e.head);
printf('边 (%d, %d) 权值为 %d 加入最小生成树\n', e.tail, e.head, e.weight);
} else {
//否则,删除边
removedEdges[removedEdgeNum++] = e;
}
}
}
总体来说,这段代码实现了Kruskal算法的核心步骤,包括对边的排序、并查集的初始化、遍历所有边、判断边是否会形成环、将端点合并到同一个集合中、输出加入最小生成树的边和删除的边等。
Kruskal算法是一种贪心算法,它每次都选择权值最小的边加入最小生成树,只要这条边不会形成环。通过并查集数据结构,可以快速判断边是否会形成环,从而保证生成的树是最小的。
Kruskal算法的时间复杂度为O(ElogE),其中E是边的数量。主要时间消耗在对边的排序上。该算法在实际应用中比较常用,特别是在边数较少的图中,可以有效地求解最小生成树。
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