/**
* 克鲁斯卡尔(Kruskal)算法实现最小生成树
*/
public class Kruskal{
//边的个数
private int edgeNum;
//顶点数组
private char[] vertexs;
//邻接矩阵
private int[][] matrix;
//表示两个顶点不能联通
private static final int INF = Integer.MAX_VALUE;
public static void main(String[] args) {
char[] vertexs = new char[]{'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
//克鲁斯卡尔算法的邻接矩阵
int matrix[][] = {
/*A*//*B*//*C*//*D*//*E*//*F*//*G*/
/*A*/ {0, 12, INF, INF, INF, 16, 14},
/*B*/ {12, 0, 10, INF, INF, 7, INF},
/*C*/ {INF, 10, 0, 3, 5, 6, INF},
/*D*/ {INF, INF, 3, 0, 4, INF, INF},
/*E*/ {INF, INF, 5, 4, 0, 2, 8},
/*F*/ {16, 7, 6, INF, 2, 0, 9},
/*G*/ {14, INF, INF, INF, 8, 9, 0}};
Kruskal kruskal = new Kruskal(vertexs, matrix);
kruskal.kru();
}
public Kruskal(char[] vertexs, int[][] matrix) {
this.vertexs = vertexs;
this.matrix = matrix;
//初始化顶点
//统计边
for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
for (int j = i + 1; j < matrix.length; j++) {
if (this.matrix[i][j] != INF) {
this.edgeNum++;
}
}
}
}
/**
* 对边进行排序处理 冒泡
*
* @param edges 需要排序的边
*/
private void sortEdges(EData[] edges) {
for (int i = 0; i < edges.length; i++) {
for (int j = 0; j < edges.length - i - 1; j++) {
if (edges[j].weight > edges[j + 1].weight) {
EData temp = edges[j];
edges[j] = edges[j + 1];
edges[j + 1] = temp;
}
}
}
}
/**
* 编写一个方法
*
* @param ch 顶点的值
* @return
*/
private int getPosition(char ch) {
for (int i = 0; i < vertexs.length; i++) {
if (vertexs[i] == ch) {
return i;
}
}
return -1;
}
/**
* 获取图中的边 放到 EData数组 后面需要遍历此数组
*
* @return
*/
private EData[] getEdges() {
int index = 0;
EData[] edges = new EData[edgeNum];
for (int i = 0; i < vertexs.length; i++) {
for (int j = i + 1; j < vertexs.length; j++) {
if (matrix[i][j] != INF) {
edges[index++] = new EData(vertexs[i], vertexs[j], matrix[i][j]);
}
}
}
return edges;
}
public void kru() {
//表示最后结果数组的索引
int index = 0;
//用户保存"已有的最小生成树"中的每个节点在最小生成树的终点
int[] ends = new int[edgeNum];
//创建结果数组 保存最后的最小生成树
EData[] rets = new EData[edgeNum];
//获取图中 所有边的集合
EData[] edges = getEdges();
System.out.println(Arrays.toString(edges));
//按照边的大小进行排序
sortEdges(edges);
//遍历数组 判断是否是回路
for (int i = 0; i < edgeNum; i++) {
//获取第 i 条边的第一个顶点
int p1 = getPosition(edges[i].start);
//获取第i 的第二顶点
int p2 = getPosition(edges[i].end);
//获取 p1 在已有的最小生成树的终点
int m = getEnd(ends, p1);
//获取 p2 在已有的最小生成树的终点
int n = getEnd(ends, p2);
//判断是否构成回路
if (m != n) {
//没有构成
ends[m] = n;
rets[index++] = edges[i];
}
}
//打印最小生成树
System.out.println();
System.out.println("最小生成树为");
System.out.println();
for (int i = 0; i < rets.length; i++) {
if (rets[i] != null) {
System.out.println(rets[i]);
}
}
}
/**
* 获取下标为 i 的顶点的终点
*
* @param ends 已有的终点
* @param i 顶点的下标
* @return
*/
private int getEnd(int[] ends, int i) {
while (ends[i] != 0) {
i = ends[i];
}
return i;
}
}
//创建一个 EData 对象实例就是表示一个边
class EData {
//起点
char start;
//终点
char end;
//权值
int weight;
public EData(char start, char end, int weight) {
this.start = start;
this.end = end;
this.weight = weight;
}
@Override
public String toString() {
return "EData{" +
"start=" + start +
", end=" + end +
", weight=" + weight +
'}';
}
}