前提创建一个二维的邻接矩阵。算法的大概内容,首先创建两个数组,一个数组lowest初始化存储二维矩阵的第一行,另一个数组adjvex的数组初始化为0,第一个a[0]为零代表第一个顶点纳入生成树。
通过循环比较,查找到lowest中最小的值,对应的位置index的顶点就是即将纳入生成数的顶点
然后将index顶点对应的行和lowest进行比较,将每列的最小值保存到lowest的对应位置,此时,lowest的中存放的是新的生成树的到其他顶点的最小权值
adjvex数组中的元素主要存放,当需要输出最小权值的边时所需要的起点
1.邻接矩阵数据结构:
public class Graph {
String[] vertex = new String[5]; //顶点类型可自定义
int[][] edge = new int[5][5]; //边的类型可自定义
//省略set,get方法}
2.普鲁姆算法实现
图的数据结构
public class Graph { String[] vertex = new String[5]; //顶点类型可自定义 int[][] edge = new int[5][5]; //边的类型可自定义
//省略get,set方法}
/**
* 使用普鲁姆算法实现邻接矩阵的最小生成树
* @param g
*/
public static void minimunSpan_prim(Graph g){
int[] adjvex = new int[5]; //假定5个 存放边的起点,v0即为0
int[] lowest = new int[5]; //存放生成树的最小权值
//初始化
for(int i = 0; i < 5; i++){
lowest[i] = g.getEdge()[0][i]; //首先存放邻接矩阵的第一行的值,即v0的权值 因为目前生成树只有v0顶点
adjvex[i] = 0; //初始化为0
}
for(int i = 1; i < adjvex.length; i++){ //第一个为v0,只需要遍历其他n-1个结点
int min = 65535; //理论上为无穷大,一般去65535等不常用的数字
int j = 1; //从与v0相连的第1个顶点开始
int index = 0; //用于记录顶点的位置
while(j < adjvex.length){ //找出这一行的最小值,即找出对应下标的顶点权值最小
if(lowest[j] != 0 && lowest[j] < min){ //之所以不能为0是因为当顶点被纳入生成树时,lowest中对应的位置
//设为0
min = lowest[j];
index = j;
}
j++;
}
System.out.println("权值最小边:(" + adjvex[index] + "," + index + ")");
lowest[index] = 0; //该位置的顶点已经被纳入生成树,因此不计入生成树集到该顶点的权
for(j = 1; j < adjvex.length; j++){ //将该顶点对应的行与lowest做比较,lowest始终存放最小值,即生成树对应的最小值
if(lowest[j] != 0 && g.getEdge()[index][j] < lowest[j]){
lowest[j] = g.getEdge()[index][j];
adjvex[j] = index;
}
}
}
}
}
3.创建二维邻接矩阵进行测试
public class GraphApp {
public static void main(String[] args){
Graph g = createGraphByMatrix();
MinimunSpanningTree.minimunSpan_prim(g);
}
/**
* 邻接矩阵创建图
* 顶点集合 {A,B,C,D,E}
* 边集合{(A,B),(B,C),(C,D),(D,E),(E,A),(A,C)} ->{(0,1),(1,2),(2,3),(3,4),(4,1),(0,2)}
* 顶点数就是二维数组边集的维数
*/
public static Graph createGraphByMatrix(){
Graph g = new Graph();
Scanner sc = new Scanner(System.in);
//给顶点赋值,此处只是赋予名称
for(int i = 0; i < g.getVertex().length; i++){
System.out.println("输入顶点名称:");
String vertexName = sc.next();
g.getVertex()[i] = vertexName;
}
//初始化邻接矩阵
for(int i = 0; i < g.getVertex().length; i++){
for(int j = 0; j < g.getVertex().length; j++){
if(i == j ){
g.getEdge()[i][j] = 0; //自己到自己,设值为0
}else{
g.getEdge()[i][j] = 65535; //两顶点之间没有边 此处我们用 65535代替 一般用无穷大代替
}
}
}
//输入边数
System.out.println("输入边数:");
int edgeNum = sc.nextInt();
int edgeMaxNum = g.getVertex().length * (g.getVertex().length-1)/2; //无向图最大边数 n*(n-1)/2
if(edgeNum > edgeMaxNum){
System.out.println("边数不能超过无向图的最大边数!");
System.exit(0);
}
//给邻接矩阵赋值
for(int i = 0; i < edgeNum; i++){
System.out.println("输入边(vi,vj)上的下标i");
int edgI = sc.nextInt();
System.out.println("输入边(vi,vj)上的下标j");
int edgJ = sc.nextInt();
System.out.println("输入边(vi,vj)上的权值:");
int weight = sc.nextInt();
g.getEdge()[edgI][edgJ] = weight;
g.getEdge()[edgJ][edgI] = weight; //无向图有对称性 a[i][j] = a[j][i]
}
return g;
}
}
4.测试结果
输入条件(边的起点,边的终点,权值):(0,1,1),(1,2,3),(2,3,4),(3,4,4),(4,0,5),(1,4,3)
权值最小边:(0,1)
权值最小边:(1,2)
权值最小边:(1,4)
权值最小边:(2,3)