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C++代码实现Prim算法
2023-06-23 11:56:23 深夜i     --     --
C++ Prim算法 最小生成树 优先队列 图数据结构

Prim算法是一种常见的最小生成树算法,用于在一个带权连通图中找到一个子图,使得这个子图中所有边的权值之和最小。

C++是一种基于对象的编程语言,广泛应用于计算机科学和编程。下面介绍如何使用C++代码实现Prim算法。

Prim算法的实现步骤如下:

1. 选定一个任意顶点作为起点,加入到生成树中。

2. 在未加入生成树的点集中,选取与生成树中任意一个点相连的权值最小的点,并将这个点加入到生成树中。

3. 重复步骤2,直至所有点都加入到生成树中。

下面是用C++代码实现Prim算法的示例程序:


#include<iostream>

#include<cstdio>

#include<queue>

using namespace std;

const int MAXN=100010,INF=1<<30;

int head[MAXN],en[MAXN<<1],cap[MAXN<<1],dis[MAXN],nxt[MAXN<<1],tot=1,s,t,vis[MAXN],n,m;

void add(int u,int v,int c){

  en[++tot]=v;

  cap[tot]=c;

  nxt[tot]=head[u];

  head[u]=tot;

  en[++tot]=u;

  cap[tot]=0;

  nxt[tot]=head[v];

  head[v]=tot;

}

struct node{

  int w,id;

  bool operator<(const node& o)const

    return w>o.w;

  

};

priority_queue<node>Q;

void prim(int s){

  for(int i=1;i<=n;i++)dis[i]=INF;

  dis[s]=0;

  Q.push(nodes);

  while(!Q.empty()){

    int x=Q.top().id;Q.pop();

    if(vis[x])continue;

    vis[x]=1;

    for(int i=head[x];i;i=nxt[i]){

      int y=en[i];

      if(cap[i]&&dis[y]>cap[i]){

        dis[y]=cap[i];

        Q.push(node{dis[y],y});

      }

    }

  }

}

int main(){

  cin>>n>>m;

  for(int i=1;i<=m;i++){

    int u,v,c;

    cin>>u>>v>>c;

    add(u,v,c);

    add(v,u,c);

  }

  prim(1);

  int ans=0;

  for(int i=1;i<=n;i++)ans+=dis[i];

  cout<<ans<<endl;

  return 0;

}

以上代码中,首先定义了图的头结点,边端点和边权值数组,记录顶点是否已经加入的vis数组。

add函数用于添加边,由于Prim算法是针对无向图的,因此每条边应该添加两次。

prim函数用于实现Prim算法,首先将所有顶点的距离dis初始化为INF,将起点s加入优先队列中,并将其dis设置为0。

接着,每次从优先队列中取出距离最小的顶点x,并标记vis[x]=1。遍历与x相连的顶点y,如果边x->y未被访问且dis[y]>cap[i],则将dis[y]更新为cap[i],并将(y,dis[y])加入优先队列中。

最后,prim函数结束时所有点都已被加入到生成树中,dis数组记录了每个点到生成树上的最短距离。通过计算dis数组的和,可以得到生成树的最小权值和。

以上就是使用C++代码实现Prim算法的过程和示例程序。使用Prim算法可以有效地求解最小生成树,而C++语言提供了丰富的工具和类库,使得编写高效的算法代码变得更加容易。

  
  

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