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c++中如何实现Prim算法_c++ Prim算法实现方法

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-10-11 13:47:01

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来源于php中文网

原创

Prim算法用于求解无向加权图的最小生成树,从一个顶点出发,每次选择权重最小的边扩展生成树。使用邻接矩阵适合稠密图,通过lowcost数组和visited数组维护最短距离与访问状态;邻接表结合优先队列适合稀疏图,利用最小堆高效选取最小边。代码实现需初始化起点,循环更新未访问顶点的最短距离,最终累加总权重。注意判断图的连通性,避免不连通情况下的错误结果。

c++中如何实现prim算法_c++ prim算法实现方法

Prim算法用于求解无向加权图的最小生成树(MST),核心思想是从一个起始顶点出发,每次选择与当前生成树相连且权重最小的边,逐步扩展直到包含所有顶点。C++中可以通过邻接矩阵或邻接表结合优先队列来高效实现。

使用邻接矩阵和数组实现(适合稠密图)

当图的边较多时,使用邻接矩阵存储更直观。通过维护一个lowcost数组记录各顶点到当前生成树的最短距离,以及一个visited数组标记是否已加入生成树。

关键步骤:

  • 初始化:从顶点0开始,lowcost[i] = graph[0][i]
  • 循环n-1次,每次找出lowcost中最小且未访问的顶点u
  • 将u加入生成树,累加该边权值
  • 用u更新其他顶点到生成树的最短距离

使用邻接表和优先队列(适合稀疏图)

对于边数较少的图,邻接表+优先队列(最小堆)效率更高。C++中可用priority_queue实现堆结构,自动维护最小边。

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MD5校验和计算小程序(C)
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C编写,实现字符串摘要、文件摘要两个功能。里面主要包含3个文件: Md5.cpp、Md5.h、Main.cpp。其中Md5.cpp是算法的代码,里的代码大多是从 rfc-1321 里copy过来的;Main.cpp是主程序。

下载

实现要点:

  • 定义边结构体:包含目标顶点和权重
  • 使用vectorair>>存储邻接表
  • 优先队列保存{weight, vertex},按权重从小到大排序
  • 从任意起点开始,将相邻边加入队列
  • 取出最小边,若终点未访问,则加入生成树并扩展新边

代码示例(邻接矩阵版)

以下是一个基于邻接矩阵的Prim算法实现,假设图是连通的:

#include 
#include 
using namespace std;

const int MAXN = 100;
int graph[MAXN][MAXN];
bool visited[MAXN];
int lowcost[MAXN];

int prim(int n) {
    fill(lowcost, lowcost + n, INT_MAX);
    fill(visited, visited + n, false);
    
    lowcost[0] = 0;
    int totalWeight = 0;

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int u = -1, minVal = INT_MAX;
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            if (!visited[j] && lowcost[j] < minVal) {
                minVal = lowcost[j];
                u = j;
            }
        }

        if (u == -1) break;
        visited[u] = true;
        totalWeight += lowcost[u];

        for (int v = 0; v < n; v++) {
            if (!visited[v] && graph[u][v] > 0 && graph[u][v] < lowcost[v]) {
                lowcost[v] = graph[u][v];
            }
        }
    }
    return totalWeight;
}
  

注意事项与优化建议

实际应用中需注意图的连通性判断,若最终访问顶点数少于n,说明图不连通,无法构成生成树。对于大规模稀疏图,推荐使用邻接表配合优先队列,时间复杂度可降至O(E log V)。手动实现堆或使用set也可进一步优化性能。

基本上就这些,根据数据规模选择合适的数据结构即可。

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