▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,两种 Prim 算法求最小生成树

● 简单 Prim 算法求最小生成树

 package package01;

 import edu.princeton.cs.algs4.In;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;
import edu.princeton.cs.algs4.Edge;
import edu.princeton.cs.algs4.EdgeWeightedGraph;
import edu.princeton.cs.algs4.Queue;
import edu.princeton.cs.algs4.MinPQ; public class class01
{
private static final double FLOATING_POINT_EPSILON = 1E-12; private boolean[] marked; // 顶点是否在生成树中
private double weight; // 生成树的权值和
private Queue<Edge> mst; // 生成树包含的边
private MinPQ<Edge> pq; // 搜索队列 public class01(EdgeWeightedGraph G)
{
marked = new boolean[G.V()];
mst = new Queue<Edge>();
pq = new MinPQ<Edge>();
for (int v = 0; v < G.V(); v++) // 对每个没有遍历的节点都使用 prim
{
if (!marked[v])
prim(G, v);
}
} private void prim(EdgeWeightedGraph G, int s)
{
for (scan(G, s); !pq.isEmpty();)
{
Edge e = pq.delMin(); // 取出权值最小的边
int v = e.either(), w = e.other(v);
if (marked[v] && marked[w]) // 若该边两端都遍历过,不要(由于 scan,v 与 w 之一肯定被遍历过)
continue;
mst.enqueue(e); // 将权值最小的边加入生成树
weight += e.weight(); // 更新权值和
if (!marked[v]) // 从新边的新顶点继续收集新的边
scan(G, v);
if (!marked[w])
scan(G, w);
}
} private void scan(EdgeWeightedGraph G, int v) // 将一端为 v、另一端没有遍历过的边放入队列中
{
marked[v] = true;
for (Edge e : G.adj(v))
{
if (!marked[e.other(v)])
pq.insert(e);
}
} public Iterable<Edge> edges()
{
return mst;
} public double weight()
{
return weight;
} public static void main(String[] args)
{
In in = new In(args[0]);
EdgeWeightedGraph G = new EdgeWeightedGraph(in);
class01 mst = new class01(G);
for (Edge e : mst.edges())
StdOut.println(e);
StdOut.printf("%.5f\n", mst.weight());
}
}

● 改进,使用索引最小优先队列来建立搜索队列,记录(起点到)每个顶点的距离来判断是否将新边加入生成树

 package package01;

 import edu.princeton.cs.algs4.In;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;
import edu.princeton.cs.algs4.Edge;
import edu.princeton.cs.algs4.EdgeWeightedGraph;
import edu.princeton.cs.algs4.Queue;
import edu.princeton.cs.algs4.IndexMinPQ; public class class01
{
private static final double FLOATING_POINT_EPSILON = 1E-12; private boolean[] marked;
private Edge[] edgeTo; // 除了搜索起始顶点,新加入每条边对应一个顶点,顶点 v 对应的边是 edgeTo[v]
private double[] distTo; // 生成树到每个顶点的距离,用于衡量新边是否值得加入生成树
private IndexMinPQ<Double> pq;// 搜索队列 public class01(EdgeWeightedGraph G)
{
marked = new boolean[G.V()];
edgeTo = new Edge[G.V()];
distTo = new double[G.V()];
pq = new IndexMinPQ<Double>(G.V());
for (int v = 0; v < G.V(); v++)
distTo[v] = Double.POSITIVE_INFINITY;
for (int v = 0; v < G.V(); v++)
{
if (!marked[v])
prim(G, v);
}
} private void prim(EdgeWeightedGraph G, int s)
{
distTo[s] = 0.0; // 搜索起点对应的距离为 0
for (pq.insert(s, distTo[s]); !pq.isEmpty();)
{
int v = pq.delMin(); // 每次取距离最小的顶点来开花(防止同一个顶点可以有对多条边连到树上)
scan(G, v); // 注意 scan 只负责在给定的顶点上开花,不负责递归
}
} private void scan(EdgeWeightedGraph G, int v)
{
marked[v] = true;
for (Edge e : G.adj(v))
{
int w = e.other(v);
if (marked[w]) // 边 v-w 两端都被遍历过,在队列中
continue;
if (e.weight() < distTo[w]) // 边 v-w 的权值小于顶点 w 的距离,说明加入该条边后生成树的总权值会下降
{
distTo[w] = e.weight(); // 加入边 v-w,更新 distTo 和 edgeTo
edgeTo[w] = e;
if (pq.contains(w)) // 搜若索队列中已经存在 w 则更新其 distTo(键值),不存在则将 w 加入
pq.decreaseKey(w, distTo[w]);
else
pq.insert(w, distTo[w]);
}
}
} public Iterable<Edge> edges()
{
Queue<Edge> mst = new Queue<Edge>();
for (int v = 0; v < edgeTo.length; v++)// 遍历边列表,把每个顶点对应的边加入队列中
{
Edge e = edgeTo[v];
if (e != null)
mst.enqueue(e);
}
return mst;
} public double weight()
{
double weight = 0.0;
for (Edge e : edges())
weight += e.weight();
return weight;
} public static void main(String[] args)
{
In in = new In(args[0]);
EdgeWeightedGraph G = new EdgeWeightedGraph(in);
class01 mst = new class01(G);
for (Edge e : mst.edges())
StdOut.println(e);
StdOut.printf("%.5f\n", mst.weight());
}
}

《算法》第四章部分程序 part 14的更多相关文章

  1. 《算法》第四章部分程序 part 19

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,有边权有向图的邻接矩阵,FloydWarshall 算法可能含负环的有边权有向图任意两点之间的最短路径 ● 有边权有向图的邻接矩阵 package p ...

  2. 《算法》第四章部分程序 part 18

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,在有权有向图中寻找环,Bellman - Ford 算法求最短路径,套汇算法 ● 在有权有向图中寻找环 package package01; impo ...

  3. 《算法》第四章部分程序 part 16

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,Dijkstra 算法求有向 / 无向图最短路径,以及所有顶点对之间的最短路径 ● Dijkstra 算法求有向图最短路径 package packa ...

  4. 《算法》第四章部分程序 part 15

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,Kruskal 算法和 Boruvka 算法求最小生成树 ● Kruskal 算法求最小生成树 package package01; import e ...

  5. 《算法》第四章部分程序 part 10

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,包括无向图连通分量,Kosaraju - Sharir 算法.Tarjan 算法.Gabow 算法计算有向图的强连通分量 ● 无向图连通分量 pack ...

  6. 《算法》第四章部分程序 part 9

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,两种拓扑排序的方法 ● 拓扑排序 1 package package01; import edu.princeton.cs.algs4.Digraph ...

  7. 《算法》第四章部分程序 part 17

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,无环图最短 / 最长路径通用程序,关键路径方法(critical path method)解决任务调度问题 ● 无环图最短 / 最长路径通用程序 pa ...

  8. 《算法》第四章部分程序 part 13

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,图的前序.后序和逆后续遍历,以及传递闭包 ● 图的前序.后序和逆后续遍历 package package01; import edu.princeto ...

  9. 《算法》第四章部分程序 part 12

    ▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,图的几种补充数据结构,包括无向 / 有向符号图,有权边结构,有边权有向图 ● 无向符号图 package package01; import edu. ...

随机推荐

  1. C++和extern C

    http://blog.csdn.net/gongmin856/article/details/44228453 C语言中的可变参数:va_list ,va_start,va_arg,va_end h ...

  2. 获取 TUniConnection.SpecificOptions默认值和下拉框列表值

    TUniConnection的SpecificOptions参数决定了数据库连接配置参数,但可惜的是,SpecificOptions设计器界面,Devart公司只能让它在设计期配置! Specific ...

  3. asp.net core项目 部署在 linux上

    第一步 安装 .net core https://www.microsoft.com/net/learn/get-started/linuxubuntu 第二步 运行你的asp.net core 项目 ...

  4. js 把字符串保存为txt文件,并下载到本地

    代码如下 exportRaw('text.txt','123123123') function fakeClick(obj) { var ev = document.createEvent(" ...

  5. [蓝桥杯]ALGO-8.算法训练_操作格子

    题目描述: 问题描述 有n个格子,从左到右放成一排,编号为1-n. 共有m次操作,有3种操作类型: .修改一个格子的权值, .求连续一段格子权值和, .求连续一段格子的最大值. 对于每个2.3操作输出 ...

  6. consul之:ACL配置使用

    consul自带ACL控制功能,看了很多遍官方文档,没有配置步骤https://www.consul.io/docs/internals/acl.html 主要对各种配置参数解释,没有明确的步骤,当时 ...

  7. 学习笔记之Python Crash Course

    Python Crash Course https://www.safaribooksonline.com/library/view/python-crash-course/9781457197185 ...

  8. chrome不好用

    (也是写于很久很久以前) 因为工作的某些原因,我本来想换Google chrome作为默认浏览器,真正用它的时候,才发现它一点都不好用,首先它很多网站不支持或显示不完整,比如新浪邮箱,打开新浪邮箱只显 ...

  9. 1124 Raffle for Weibo Followers (20 分)

    1124 Raffle for Weibo Followers (20 分) John got a full mark on PAT. He was so happy that he decided ...

  10. Django简介及Django项目的创建详述

    Django简介 Django是一个开源的Web应用框架,由Python写成.但是,百度百科中讲它采用了MVC框架模式,其实这个解释不准确. 确切的讲,Django的模式是:路由控制+MTV模式.所谓 ...