构造可以使N个城市连接的最小生成树

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最小生成树的构造离散数学

最小生成树的构造离散数学

最小生成树的构造离散数学
最小生成树的构造是离散数学技术的重要组成部分,用于解决图形中的最小树问题。

能够有效地构造最小生成树,有助于我们解决复杂的网络优化等问题。

最小生成树是指一个边数最少的连接结点的树,即所有点之间只建立最少的边,使得所有点都连接在一起,称为一棵生成树。

最小生成树建立在图上,是多重图G(V,E)的一棵子树,它满足以下三个条件:1、包含G中的所有n个结点;2、只包含G中m-n+1条边;3、权值最小。

使用最小生成树的边,可以把n个节点连接成一个树,所有边的权重总和最小。

最小生成树的步骤是:1、选择一个结点作为树的根,将它加入到树中;2、以选定的结点为根,从剩余结点中选择权值最小的边,加入到树中;3、继续重复步骤2,直到n-1条边全部加入到树中,从而完成树的构造。

最小生成树有多种构造方式,如Prim和Kruskal算法、动态规划算法等,可以快速和有效地构建最小生成树。

Prim算法从图中原始结点出发,每一步都把一条最短边加入进去;Kruskal算法从图中原始边出发,每次都把一条最短边加入进去;动态规划算法是在Graph-MST网络上使用的,可以用来解决复杂的路径优化等问题。

总之,最小生成树的构造是离散数学的重要技术,能够有效地构建最小生成树,从而解决复杂的网络优化问题。

最小生成树的构造有不同的方法,要想更好地理解和使用,就需要深刻掌握其原理和实现方法。

最小生成树求解无向的最小连接子

最小生成树求解无向的最小连接子

最小生成树求解无向的最小连接子最小生成树(Minimum Spanning Tree)是图论中的一个概念,指的是在一个联通图中,找出一个子集,使得所有节点都能连接起来,并且边的权值之和最小。

在实际应用中,最小生成树常用于优化网络通信、城市规划、电力传输等问题。

一、什么是最小生成树在图论中,最小生成树是指在一个具有n个顶点的联通图中,选择n-1条边,将n个顶点相互连接,形成具有最小总权值的树形结构。

这里的总权值是指选择的n-1条边的权值之和。

二、Kruskal算法Kruskal算法是一种经典的求解最小生成树问题的算法。

其基本思想是先将所有边按照权值从小到大进行排序,然后依次加入到最小生成树中,直到满足n-1条边的条件。

具体步骤如下:1. 创建一个空的最小生成树集合,初始化为0条边。

2. 将图中的所有边按照权值从小到大排序。

3. 依次遍历排序后的边,如果该边的两个顶点不在同一个连通分量中,则将该边加入到最小生成树集合中,并合并两个连通分量。

4. 重复步骤3,直到最小生成树集合中边的数量达到n-1条。

三、Prim算法Prim算法是另一种常用的最小生成树算法,其基本思想是从一个顶点开始,每次选择一个和当前最小生成树集合相邻的最小权值边,并将该边的另一个顶点加入到最小生成树集合中。

具体步骤如下:1. 创建一个空的最小生成树集合,初始化为0条边。

2. 随机选择一个顶点作为起始点,将其加入到最小生成树集合中。

3. 每次从最小生成树集合中选出一个顶点,遍历其邻接边,选择权值最小的边,并将该边的另一个顶点加入到最小生成树集合中。

4. 重复步骤3,直到最小生成树集合中顶点的数量达到n个。

四、应用示例假设有一个无向图如下所示:```A---4---B/ \ / \2 3 6 8/ \ \C---9---D---5--E```我们可以使用Kruskal算法或Prim算法求解最小生成树。

使用Kruskal算法的步骤如下:1. 将所有边按照权值从小到大排序:AC, AB, AD, BC, BD, BE, CD, DE。

最小生成树题目

最小生成树题目

最小生成树题目 最小生成树是图论中的一个重要概念,被广泛应用于路由算法、网络设计、电力传输等领域。

最小生成树问题可以简单描述为:给定一个连通图,选择一些边使得图中所有节点都能够连接,并且总边权之和最小。

最小生成树题目是在解决最小生成树问题时所遇到的具体情境。

以下通过分析两个不同的最小生成树题目,来理解最小生成树算法的应用。

题目1:某城市的道路规划 假设一个城市有多个地区,每个地区之间需要建立道路来连接。

已知每条道路的长度,在保证每个地区都能连通的情况下,设计一个道路规划方案,使得总道路长度最小。

解题思路: 1、首先,根据题目中给出的道路长度,建立一个无向带权图。

其中,每个地区对应图的节点,道路对应图的边,道路长度对应边的权值。

2、通过使用Kruskal或Prim算法,从这个带权图中构建最小生成树,即选取一些道路使得所有地区连通,并且这些道路的权值之和最小。

3、最小生成树即为最优的道路规划方案,输出最小生成树的边集合即可。

题目2:电力传输网络设计 某地区有多个居民点,需要建立电力传输网络来确保每个居民点都能接收到电力供应。

已知每个居民点之间建立电力线路的成本,在保证每个居民点都能接收到电力供应的情况下,设计一个电力传输网络,使得总成本最小。

解题思路: 1、根据题目给出的电力线路成本,建立一个带权完全图。

其中,每个居民点对应图的节点,电力线路对应图的边,电力线路成本对应边的权值。

2、通过使用Kruskal或Prim算法,从这个带权图中构建最小生成树,即选取一些电力线路使得所有居民点都能接收到电力供应,并且这些电力线路的成本之和最小。

3、最小生成树即为最优的电力传输网络设计方案,输出最小生成树的边集合即可。

最小生成树问题是一个经典的优化问题,通过构建最小生成树,我们可以找到图中连接所有节点的最优边集合。

在实际应用中,最小生成树算法可以帮助我们进行有效的资源分配、网络规划等决策。

总体来说,最小生成树题目涉及到图的建模和优化算法的运用。

构造可以使n个城市连接的最小生成树

构造可以使n个城市连接的最小生成树

《数据结构》课程设计报告设计题目:构造可以使n个城市连接的最小生成树姓名:学号:专业:物联网工程(嵌入式培养)院系:计算机技术与科学学院班级:1405指导教师:2016年01 月09 日摘要本次课程设计的要求是给定一个地区的n个城市间的距离网,用Prim算法建立最小生成树,并计算得到的最小生成树的代价。

将该地区的城市用顶点表示,城市间的公路用边表示,公路的长度作为边的权值,最终这个问题可以归结为网图中,求顶点A到顶点B的所有路径中,边的权值之和最少的那条路径。

关键词:最小生成树Prim算法C++语言源程序AbstractThe curriculum design requirements is given a region n city, the distance between the net with the Prim algorithm to establish minimum spanning tree, and calculated the price of minimum spanning tree. Cities in the region with vertex said, between highway in the city edge, said the length of the road as the edge of the right values, finally the problem can be summed up in network diagram, and all the paths of vertex A to B, the edge of the weights of the sum of the minimum path.Keywords:minimum spanning treePrim algorithmC++ language source program目录一、问题描述 (4)1.1题目内容 (4)1.2基本要求 (4)二、需求分析 (4)三、概要设计 (4)3.1邻接矩阵的建立 (5)3.2图的建立 (5)3.3求最小生成树 (6)四、数据结构设计 (7)五、算法设计 (8)5.1算法分析 (8)5.2算法实现 (8)六、程序测试与实现 (9)6.1主程序 (9)6.2测试结果 (10)七、调试分析 (10)八、遇到的问题及解决办法 (10)九、心得体会 (10)十、附录 (11)一、问题描述1.题目内容:给定一个地区的n个城市间的距离网,用Prim算法建立最小生成树,并计算得到的最小生成树的代价。

建立n个城市间的最小生成树.doc

建立n个城市间的最小生成树.doc

建立n个城市间的最小生成树目录设计要求- 1 -问题重述- 1 -基本要求- 2 -概要设计- 2 -2.1 主界面的设计- 2 -2.2 存储结构的设计本系统- 3 -2.2.1 顺序表的基本概念- 3 -2.2.2 图的邻接矩阵的基本概念- 4 -2.2.3 最小生成树的基本概念- 5 -模块设计- 6 -3.1 n个城市连接的最小生成树- 6 -3.2 模块作用用途中的顶点表示- 6 -3.3 模块及模块调用关系- 6 -3.2.1 “SeqList.h”顺序存储结构存放结点信息- 7 -3.2.2“AdjMGraph.h”邻接矩阵存储结构存放边的信息- 7 -3.2.3 最小生成树的生成过程- 8 -3.3 系统子程序及功能设计- 9 -3.3.1 定义数组- 9 -3.3.2 定义集合- 10 -3.3.3 定义lowcost - 10 -3.3.4 修改权值- 10 -3.3.5 带权图- 10 -3.4 算法描述- 12 -3.4.1 流程图- 12 -测试结果及分析- 14 -测试结果- 14 -4.2 结果分析- 17 -4.3 错误分析- 17 -源程序- 17 -1 设计要求1.1 问题重述选择6-10个城市模拟在城市之间建立通信网络,只需要架设通信路线就可以,以最低的经济花费建设通信网,即用Prim算法或Kreskas算法生成一个网的最小生成树,并计算得到的最小生成树的代价。

1.2 基本要求u 城市间的距离网采用邻接矩阵表示,邻接矩阵的存储结构定义采用课本上的定义,若两个城市之间不存在道路,则将相应边的权值设为自己定义的无穷大值。

要求在屏幕上显示得到的最小生成树中包括那些城市间的道路,并显示得到的最小生成树的代价。

u 表示城市间距离网的邻接矩阵u 最小生成树中包括的边及其权值,并显示得到的最小生成树的代价。

2 概要设计为了实现以上功能,可以从以下主界面构造、存储结构采用、系统功能设置等三个方面进行分析设计。

构造可以使N个城市连接的最小生成树

构造可以使N个城市连接的最小生成树

构造可以使N个城市连接的最小生成树专业:_________ 班级:_________ 姓名:_________ 学号:_________ 完成日期:_________【问题描述】给定一个地区的n个城市间的距离网,用Prim算法或Kruskal算法建立最小生成树,并计算得到的最小生成树的代价。

【设计需求及分析】1、城市间的距离网采用邻接矩阵表示,邻接矩阵的存储结构定义采用课本中给出的定义,若两个城市之间不存在道路,则将相应边的权值设为自己定义的无穷大值。

2、要求在屏幕上显示得到的最小生成树中包括了哪些城市间的道路,并显示得到的最小生成树的代价。

3、表示城市间距离网的邻接矩阵(要求至少6个城市,10条边)。

【设计功能的实现】(用C或C++语言描述)#include <iostream.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <windows.h>#include "TypeDefine.h"#include "AdjacencyMatrix.h"#include "InitializeFunction.h"#include "MiniSpanTree_KRUSKAL.h"#include "MiniSpanTree_PRIM.h"#include "DisplayNet.h"#include "DeleteInfo.h"MGraph G; //全局变量Gint main(int argc, char * argv[]);//主函数Status LocateVex(MGraph G, VertexType v);//判断城市v 在网G 中的位置Status CreateUDN(MGraph &G);//创建网G 的邻接矩阵void DisplayNet(MGraph G);//以邻接矩阵的形式显示网Gvoid MiniSpanTree_KRUSKAL(MGraph G);//最小生成树的Kruskal 算法void MiniSpanTree_PRIM(MGraph G, VertexType u);//最小生成树的Prim 算法Status Minimum(closedge closeEdge, int n);//Prim 算法中求下一个城市的函数void DeleteInfo(MGraph &G);//释放堆内存上动态申请的空间int main(int argc, char * argv[]){CreateGraph(G);DisplayNet(G);MiniSpanTree_KRUSKAL(G);MiniSpanTree_PRIM(G, G.vexs[0]);DeleteInfo(G);cout<<endl<<endl;system("pause");return 0;}//intializeFunction.hStatus CreateDG(MGraph &G){return 0;};Status CreateDN(MGraph &G){return 0;};Status CreateUDG(MGraph &G){return 0;};Status CreateUDN(MGraph &G);Status LocateVex(MGraph G, VertexType v)//判断输入的顶点v在G中的位置。

最小生成树问题

最小生成树问题

榆林学院12届课程设计《最小生成树问题》课程设计说明书学生姓名:赵佳学号:1412210112院系:信息工程学院专业:计算机科学与技术班级:计14本1指导教师:答辩时间:年月日最小生成树问题一、问题陈述最小生成树问题设计要求:在n个城市之间建设网络,只需保证连通即可,求最经济的架设方法。

存储结构采用多种。

求解算法多种。

二、需求分析1.在n个城市之间建设网络,只需保证连通即可。

2.求城市之间最经济的架设方法。

3.采用多种存储结构,求解算法也采用多种。

三、概要设计1、功能模块图2、功能描述(1)CreateUDG()创建一个图:通过给用户信息提示,让用户将城市信息及城市之间的联系关系和连接权值写入程序,并根据写入的数据创建成一个图。

(2)Switch()功能选择:给用户提示信息,让用户选择相应功能。

(3)Adjacency_Matrix()建立邻接矩阵:将用户输入的数据整理成邻接矩阵并显现在屏幕上。

(4)Adjacency_List()建立邻接表:将用户输入的数据整理成临接表并显现在屏幕上。

(5)MiniSpanTree_KRSL()kruskal算法:利用kruskal算法求出图的最小生成树,即:城市之间最经济的连接方案。

(6)MiniSpanTree_PRIM()PRIM算法:利用PRIM算法求出图的最小生成树,即:城市之间最经济的连接方案。

四、详细设计本次课程设计采用两种存储结构以及两种求解算法。

1、两种存储结构的存储定义如下:typedef struct Arcell{double adj;}Arcell,AdjMatrix[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM];typedef struct{char vexs[MAX_VERTEX_NUM]; //节点数组AdjMatrix arcs; //邻接矩阵int vexnum,arcnum; //图的当前节点数和弧数}MGraph;typedef struct Pnode //用于普利姆算法{ char adjvex; //节点double lowcost; //权值}Pnode,Closedge[MAX_VERTEX_NUM];//记录顶点集U到V-U的代价最小的边的辅助数组定义typedef struct Knode//用于克鲁斯卡尔算法中存储一条边及其对应的2个节点{char ch1; //节点1char ch2; //节点2double value;//权值}Knode,Dgevalue[MAX_VERTEX_NUM];2、求解算法采用Prim算法和Kruskal算法。

《数据结构》课程设计 普里姆算法 最小生成树

《数据结构》课程设计 普里姆算法 最小生成树
printf("(%d %d %d)\n",lge[i].start_vex,lge
[i].stop_vex,lge[i].weight); /*输出N-1条最小边的信息*/
for(i=0;i<12;i++)
{
line(vex[lge[i].start_vex][0],vex[lge[i].start_vex][1],vex[lge
lge[min]=lge[i];
lge[i]=edge;
vx=lge[i].stop_vex;
for(j=i+1; j<pgraph->n-1; j++)
{
vy=lge[j].stop_vex;
weight=pgraph->arcs[vx][vy];
if(weight<lge[j].weight)
{
{550,250},{520,330},{430,400},{350,450},{270,400},{200,330}};
/*初始化个顶点的坐标*/
int info[12][12];
char *text;
void initalGraph(int vec[][2]) /*画出顶点函数*/
{
int gd=DETECT,gm;
[i].stop_vex][0],vex[lge[i].stop_vex][1]);
}
/*根据生成的最小边数组连线*/
printf("---It is done!---");
getch();
exit(1);
}
此程序再TURBOC2.0环境中编译通过运行.TURBOC2.0下载的地址
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构造可以使N个城市连接的最小生成树专业:_________ 班级:_________ 姓名:_________ 学号:_________ 完成日期:_________【问题描述】给定一个地区的n个城市间的距离网,用Prim算法或Kruskal算法建立最小生成树,并计算得到的最小生成树的代价。

【设计需求及分析】1、城市间的距离网采用邻接矩阵表示,邻接矩阵的存储结构定义采用课本中给出的定义,若两个城市之间不存在道路,则将相应边的权值设为自己定义的无穷大值。

2、要求在屏幕上显示得到的最小生成树中包括了哪些城市间的道路,并显示得到的最小生成树的代价。

3、表示城市间距离网的邻接矩阵(要求至少6个城市,10条边)。

【设计功能的实现】(用C或C++语言描述)#include <iostream.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <windows.h>#include "TypeDefine.h"#include "AdjacencyMatrix.h"#include "InitializeFunction.h"#include "MiniSpanTree_KRUSKAL.h"#include "MiniSpanTree_PRIM.h"#include "DisplayNet.h"#include "DeleteInfo.h"MGraph G; //全局变量Gint main(int argc, char * argv[]);//主函数Status LocateVex(MGraph G, VertexType v);//判断城市v 在网G 中的位置Status CreateUDN(MGraph &G);//创建网G 的邻接矩阵void DisplayNet(MGraph G);//以邻接矩阵的形式显示网Gvoid MiniSpanTree_KRUSKAL(MGraph G);//最小生成树的Kruskal 算法void MiniSpanTree_PRIM(MGraph G, VertexType u);//最小生成树的Prim 算法Status Minimum(closedge closeEdge, int n);//Prim 算法中求下一个城市的函数void DeleteInfo(MGraph &G);//释放堆内存上动态申请的空间int main(int argc, char * argv[]){CreateGraph(G);DisplayNet(G);MiniSpanTree_KRUSKAL(G);MiniSpanTree_PRIM(G, G.vexs[0]);DeleteInfo(G);cout<<endl<<endl;system("pause");return 0;}//intializeFunction.hStatus CreateDG(MGraph &G){return 0;};Status CreateDN(MGraph &G){return 0;};Status CreateUDG(MGraph &G){return 0;};Status CreateUDN(MGraph &G);Status LocateVex(MGraph G, VertexType v)//判断输入的顶点v在G中的位置。

//根据顶点的类型,可重载此函数。

目前为charint i=0;while (strcmp(G.vexs[i], v)) {i++;}return i;}Status CreateGraph(MGraph &G){//采用数组(邻接矩阵)表示法,构造图G.G.kind = UDN; //默认构造无向网/* printf("+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n");printf("|1:有向图2:无向图3:有向网4:无向网\n");printf("|请选择:[ ]\b\b");scanf("%d", &G.kind);printf("+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n");*/switch (G.kind){case DG: return CreateDG(G); //构造有向图Gcase DN: return CreateDN(G); //构造有向网Gcase UDG: return CreateUDG(G); //构造无向图Gcase UDN: return CreateUDN(G); //构造无向网Gdefault : return ERROR;}}//CreateGraphStatus CreateUDN(MGraph &G){//采用数组(邻接矩阵)表示法,构造图G.int i, j, k;VertexType v1, v2;VRType w;printf(" 构造可以使N个城市连接的最小生成树\n"); printf("请输入城市数、道路数(至少6个城市,10条道路):");cin>>G.vexnum>>G.arcnum;for (i=0; i<G.vexnum; ++i) //构造顶点向量{printf("请输入第%d 个城市名(共%d 个):", i+1, G.vexnum);cin>>G.vexs[i];}for (i=0; i<G.vexnum; ++i) //初始化邻接矩阵{for (j=0; j<G.vexnum; ++j){G.arcs[i][j].adj = INFINITY;// G.arcs[i][j].info = NULL;}}printf("请输入一条道路连接的两个城市名及权值:\n");for (k=0; k<G.arcnum; ++k) //构造邻接矩阵{printf("共%3d条道路,第%3d条道路:", G.arcnum,k+1);cin>>v1>>v2>>w; //输入一条边依附的顶点及权值i = LocateVex(G, v1); //确定v1、v2在G中的位置j = LocateVex(G, v2);G.arcs[i][j].adj = w; //弧<v1,v2>的权值G.arcs[j][i] = G.arcs[i][j]; //置<v1,v2>的对称弧<v2,v1>}return OK;}//CreateUDN//MiniSpan Tree PRIM.hStatus Minimum(closedge closeEdge, int n){int i, flag, minTemp = INFINITY;for (i=0; i<n; ++i){if ((closeEdge[i].lowcost != 0) && (minTemp > closeEdge[i].lowcost)){minTemp = closeEdge[i].lowcost;flag = i;}}return flag;}void MiniSpanTree_PRIM(MGraph G, VertexType u){//用普里姆算法从第u 个顶点出发构造网G 的最小生成树T,输出T 的各条边。

//记录从顶点集U 到V-U 的代价最小的边的辅助数组定义见"AdjacencyMatrix.h"int i, j, k, totalCost=0;closedge closeEdge;k = LocateVex(G, u);for (j=0; j<G.vexnum; ++j) //辅助数组初始化{if (j != k){strcpy(closeEdge[j].adjvex, u);closeEdge[j].lowcost = G.arcs[k][j].adj;}}cout<<"\n\n+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^\\\n";cout<<"|用Prim算法求最小生成树的各条边依次为:\n-----";closeEdge[k].lowcost = 0; //初始,U={u};for (i=1; i<G.vexnum; ++i) //选择其余G.vexnum-1 个顶点{k = Minimum(closeEdge, G.vexnum); //求出T 的下一个结点:第k 顶点//此时closeEdge[k].lowcost = MIN{closeEdge[vi].lowcost | closeEdge[vi].lowcost > 0, vi∈V-U}cout<<'<'<<closeEdge[k].adjvex<<','<<G.vexs[k]<<'>'; //输出生成树的边totalCost += closeEdge[k].lowcost;closeEdge[k].lowcost = 0; //第k 顶点并入U 集for (j=0; j<G.vexnum; ++j){if (G.arcs[k][j].adj < closeEdge[j].lowcost) //新顶点并入U 后重新选择最小边{strcpy(closeEdge[j].adjvex, G.vexs[k]);closeEdge[j].lowcost = G.arcs[k][j].adj;}}}cout<<"\n|总代价:"<<totalCost<<endl;cout<<"+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^/\n"; }//MiniSpanTree【实例测试及运行结果】【使用说明】心得体会:【选作内容】。

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