Kruskal算法求解最小生成树

摘要:本文用Kruskal算法求解最小生成树,算法本身是很简单的,但是用到了比较多的数据结构.该算法由堆操控,时间界是O(|E|log|E|)

(1)基本思路:

[1]每次都选择所有没有被选择过的边中最小的一条边,如果这条边不与已经选择的边构成一个圈,那么这条边就被选中,否则,删除.

[2]当被选中的边数量达到|V|-1终止算法.

(2)所用的数据结构:

[1]堆:用来存放边,每次找到最小的边

[2]相交/不想交集合,用来判断选择的边是否构成一个圈.

[3]如何判断?当两个节点在同一个集合中,那么意味着除了这条边,还有其他的路径连接这两条边,必然构成一个圈.

[4]边的数据结构(自己定义的),堆的基本数据元素就是这些边构成的,所以所有堆的操作都要修改(这个工作繁琐但是不难)

struct Edgestructure
{
    int length;
    int vertex1;
    int vertex2;
};

(3)核心算法代码

//这个函数负责将图从邻接矩阵的结构读入到堆里面的边结构
void ReadGraphIntoHeap(Graph G,Heap H)
{
    int i = 1;
    for(int j = 1;j <= Number;j++)
    {
        while(G[j]->Next!=NULL)
        {
        H->Element[i] = (Edge)malloc(sizeof(Edgestructure));
        H->Element[i]->length = G[j]->Next->weight;//记录节点i-1到下一个节点的长度
        H->Element[i]->vertex1 = j;//记录起始节点
        H->Element[i++]->vertex2 = G[j]->Next->Element;//记录终止节点为G[i-1]->Next->Element
        G[j] = G[j]->Next;
        }
    }
    H->heapsize = i-1;
}

void Createminimumtree(Graph G,Graph MinimumTree)
{
    int EdgeAccepted;
    int U,V;
    int i = 0;
    int Uset,Vset;
    Heap H = CreateHeap(Number);
    Edge E;
    Disjset S;
    InitializeDis(S);//节点1-V
     //把图读入到H里面
    ReadGraphIntoHeap(G,H);
    BuildHeap(H);
    EdgeAccepted = 1;
    while(EdgeAccepted < Number-1)
 {
    E = DeleteMin(H);
    U = E->vertex1;
    V = E->vertex2;
    Uset = Find(S,U);//判断是否在同一集合
    Vset = Find(S,V);
    if(Uset!=Vset)//不在同一个集合,意味着不构成一个圈
    {
      Union_height(S,Uset,Vset);//将该点所在的集合合并
      Insert(MinimumTree[U],V,E->length);
      EdgeAccepted++;
    }
 }
}

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