Prim算法(最小生成树)

1. Prim算法也叫做普里姆算法,下面是普里姆算法的基本思想

从图中任意取出一个顶点,把它当成一棵树,然后从这棵树相接的边中选择一条最短的边(权值最小)的边,并将这条边及其所连接的顶点也一起并入到这棵树中,此时得到的是一颗有两个顶点的树,然后从这棵树相接的边中选取一条最短的边,并将这条边及其所连接的顶点也一起并入到当前的树中,得到一颗具有三个节点的树,以此类推直到所有的顶点的纳入到树中为止,此时得到的树是最小生成树

我感觉Prim算法最主要的核心是选取顶点和最小的边,下面以一个具体的图作为例子

2. 下面是无向有权图:(可以结合具体的代码进行理解)

Prim算法(最小生成树)_第1张图片

首先选取源点为0(其他节点也是一样的,只要是顶点间的权值互不相同那么生成树是唯一的)

首先我们需要声明出一个用来存放到当前顶点的最短路径的以为数组d[n],n为顶点的个数,例如d[1]表示其他顶点到当前顶点的最短距离

从顶点0出发,可以通往的顶点是1,2,3,选取相接的边中权值最短的为0---2之间的边,这个时候需要更新存放到达当前顶点的最短距离所以d[1] = 5,d[2] = 1,d[3] = 2,下一次以2作为顶点,与2相接的顶点有1,3,4,这三个节点都是未被访问过的,2到达1顶点的路径比之前0到达1的路径更短那么更新d[1],2到达4顶点比之前没有路径到达4顶点路径更短所以更新d[4] = 2,但是2到达3顶点比之前0到达3顶点距离更大不更新,所以以2位一起更新的只有到达2,4顶点的最短路径

对于其余的顶点也是类似的,关键是在if判断里面看到达某个顶点的路径是否比之前更短假如更短那么更新知道所有的顶点都被纳入到树中那么最小生成树就生成了

(结合代码好好理解一下)

选取其他节点也是一样的生成的最小生成树也是一样的,我们可以在最终的时候输出最小生成树的总的权值,时间复杂度为O(n ^ 2)

测试数据为:

5
8
0 1 5
0 2 1
0 3 2
1 2 3
2 3 6
1 4 4
2 4 2
3 4 3
0

3.下面是具体的代码:

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;
public class Main {
	static int n = 0;
	static int edges = 0;
	static int graph[][];
	static int visit[];
	//存放到当前顶点的最短路径
	static int d[];
	public static void main(String[] args) {
		//首先需要构建出图
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		System.out.println("输入顶点数: ");
		n = sc.nextInt();
		graph = new int[n][n];
		visit = new int[n];
		d = new int[n];
		System.out.println("输入边数: ");
		edges = sc.nextInt();
		System.out.println("输入起始顶点, 结束顶点和顶点之间边的权重: ");
		for(int i = 0; i < edges; i++){
			int start = sc.nextInt();
			int end = sc.nextInt();
			int weight = sc.nextInt();
			graph[start][end] = weight;
			graph[end][start] = weight;
		}
		//输入需要求解的源点
		int u = sc.nextInt();
		int dis = prim(u);
		System.out.println();
		System.out.println(dis);
		sc.close();
	}
	
	private static int prim(int u) {
		//一开始的时候存放源点到其他顶点的最短路径设置为Integer.MAX
		Arrays.fill(d, Integer.MAX_VALUE);
		d[u] = 0;
		//存放最小生成树的边权之和
		int ans = 0;
		for(int i = 0; i < n; i++){
			u = -1;
			int min = Integer.MAX_VALUE;
			for(int j = 0; j < n; j++){
				//因为一开始的时候设置了源点到自己的路径为0
				//min表示的是最小的边
				if(visit[j] == 0 && d[j] < min){
					u = j;
					min = d[j];
				}
			}
			if(u == -1) return -1;
			visit[u] = 1;
			//输出访问的节点的信息
			System.out.print(u + " ");
			ans += d[u];
			for(int v = 0; v < n; v++){
				if(visit[v] == 0 && graph[u][v] != 0 && graph[u][v] < d[v]){
					d[v] = graph[u][v];
				}
			}
		}
		return ans;
	}
}

 

你可能感兴趣的:(图)