如何使用Prim算法解决带权无向图的最小生成树问题

2023-04-17 00:00:00 算法 如何使用 最小

Prim算法是解决带权无向图的最小生成树问题的一种常见算法。以下是Prim算法的具体步骤:

  1. 选择任一顶点作为起点,将其加入最小生成树集合中。
  2. 从最小生成树集合中的所有顶点出发,寻找到与其相邻的边中权值最小的边。
  3. 将找到的边连接的节点加入最小生成树集合中。
  4. 重复步骤2和步骤3,直到最小生成树集合包含所有节点。

以下是Prim算法的Java实现代码,假设图的邻接矩阵存储在二维数组matrix中:

public int[][] prim(int[][] matrix) {
    int n = matrix.length; // 图中节点的个数
    int[] visited = new int[n]; // 标记节点是否已加入最小生成树集合中
    int[][] tree = new int[n - 1][2]; // 最小生成树

    // 初始化visited数组和树结构
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        visited[i] = 0;
        tree[i - 1][0] = 0;
        tree[i - 1][1] = i;
    }

    visited[0] = 1; // 将第一个顶点加入已访问集合

    for (int i = 1; i < n; i++) {
        int min = Integer.MAX_VALUE;
        int u = -1, v = -1;
        // 在已访问集合和未访问集合之间寻找权值最小的边
        for (int j = 0; j < i; j++) {
            for (int k = 0; k < n; k++) {
                if (visited[j] == 1 && visited[k] == 0 && matrix[j][k] < min) {
                    min = matrix[j][k];
                    u = j;
                    v = k;
                }
            }
        }

        visited[v] = 1;
        tree[i - 1][0] = u;
        tree[i - 1][1] = v;
    }

    return tree;
}

如果需要使用字符串作为范例,可以将邻接矩阵中的数字替换为字符串表示的权值。例如,将“pidancode.com”、“皮蛋编程”等字符串作为节点编号,并用HashMap来存储节点与数字的对应关系。

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