数据结构,N个城市连接费用最小
数据结构(CC++语言版)第六章new
回路 若路径上第一个顶点 v1 与最后一个顶点vm 重合, 则称这样的路径
为回路或环。
路径长度
非带权图的路径长度是指此路径上边的条数。 带权图的路径长度是指路径上各边的权之和。
▪图的连通 在无向图G中,若两个顶点vi和vj之间有 路径存在,则称vi 和vj 是连通的。若G中任意两 个顶点都是连通的,则称G为连通图。非连通图的 极大连通子图叫做连通分量。
5 9
1
12
63
8
15
76
6
3
4
16
7
60
A
B 40 80 C
30
75
35
D
E
45
▪子图 设有两个图 G=(V, E) 和 G‘=(V’, E‘)。若 V’ V 且 E‘E, 则称 图G’ 是 图G 的子图。
路径 在图 G=(V, E) 中, 若从顶点 vi 出发, 沿一些边经过一些顶点 vp1,
种带权图叫做网。
▪生成树 一个连通图的生成树是它的极小 连通子图,在n个顶点的情形下,有n-1条 边。生成森林
不予讨论的图 包含顶点到其自身的边; 一条边在图中重复出现
6.2 图的存储结构
一. 图的数组表示法 (邻接矩阵表示法)
基本思想:
✓ 图需要存储的信息:顶点和弧。 ✓ 引入两个数组,一个记录各个顶点信息的顶点表,还
有一个表示各个顶点之间关系的邻接矩阵。
设图 A = (V, E)是一个有 n 个顶点的图,则图的 邻接矩阵是一个二维数组 A.arcs[n][n],定义:
1 arcs[i][j] = 0
若<vi, vj> 或 (vi, vj) E 反之
2
1
最小生成树问题的算法实现及复杂度分析—天津大学计算机科学与技术学院(算法设计与分析)
算法设计与分析课程设计报告学院计算机科学与技术专业计算机科学与技术年级2011姓名XXX学号2013年5 月19 日题目:最小生成树问题的算法实现及复杂度分析摘要:该程序操作简单,具有一定的应用性。
数据结构是计算机科学的算法理论基础和软件设计的技术基础,在计算机领域中有着举足轻重的作用,是计算机学科的核心课程。
而最小生成树算法是算法设计与分析中的重要算法,最小生成树也是最短路径算法。
最短路径的问题在现实生活中应用非常广泛,如邮递员送信、公路造价等问题。
本设计以Visual Studio 2010作为开发平台,C/C++语言作为编程语言,以邻接矩阵作为存储结构,编程实现了最小生成树算法。
构造最小生成树有很多算法,本文主要介绍了图的概念、图的遍历,并分析了PRIM 经典算法的算法思想,最后用这种经典算法实现了最小生成树的生成。
引言:假设要在n个城市之间建立通信联络网,则连接n个城市只需要n-1条线路。
这时,自然会考虑这样一个问题,如何在节省费用的前提下建立这个通信网?自然在每两个城市之间都可以设置一条线路,而这相应的就要付出较高的经济代价。
n个城市之间最多可以设置n(n-1)/2条线路,那么如何在这些可能的线路中选择n-1 条使总的代价最小呢?可以用连通网来表示n 个城市以及n个城市之间可能设置的通信线路,其中网的顶点表示城市,边表示两个城市之间的线路,赋予边的权值表示相应的代价。
对于n个顶点的连通网可以建立许多不同的生成树,每一个生成树都可以是一个通信网。
现在要选择这样一棵生成树,也就是使总的代价最小。
这个问题便是构造连通网的最小代价生成树(简称最小生成树)的问题。
最小生成树是指在所有生成树中,边上权值之和最小的生成树,另外最小生成树也可能是多个,他们之间的权值之和相等。
一棵生成树的代价就是树上各边的代价之和。
而实现这个运算的经典算法就是普利姆算法。
正文普里姆(Prim)算法思想普里姆算法则从另一个角度构造连通网的最小生成树。
大学计算机计算思维导论期末考试
大学计算机——计算思维导论期末考试返回期末考试题型均为客观题,试题来自于单元测验的试题库,本次考试共25题,卷面考试总分25分,计入总成绩的分数按总分设置规则计算,考试时间120分钟。
注意:期末考试与平时每讲测验不同,只有一次提交机会。
倒计时: 01:59:461单选(1分)已知一个存储器芯片M的4位二进制地址编码为,其8条数据线为。
如果需要构造64个存储单元且每个存储单元的字长为16位的存储器,该存储器的6位二进制地址编码线为,16条数据线为,问下列说法正确的是_____。
•A.总计需要M芯片8个,分成2组,每组4个;将分别连接到8个M芯片的上;将用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线,每2条控制线控制一组M芯片;将分别连接到第一组每个芯片的上,而将分别连接到第2组每个芯片的上•B.总计需要M芯片8个,分成4组,每组两个;将分别连接到8个M芯片的上;将用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线,每一条控制一组中的两个M芯片;将分别连接到这4个组中的第一个芯片的上,而将分别连接到这4个组中的另一个芯片的上•C.总计需要M芯片16个,分成8组,每组两个;将分别连接到16个M芯片的上;将用一个3-8译码器进行译码形成8条控制线,每一条控制一组中的两个M芯片;将分别连接到这8个组中的第一个芯片的上,而将分别连接到这8个组中的另一个芯片的上•D.总计需要M芯片8个;将分别连接到8个M芯片的上;将用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线,每一条控制两个M芯片;将8个芯片任意分成两组,将和分别连接到这2个组中的每个芯片的上2单选(1分)“树”是一种典型的数据结构,在很多算法中都应用树来组织相关的数据。
树是组织层次型数据的一种存储结构,它将每一个数据称为一个数据元素。
见下图I.示意,采用三个数组来存储树型数据,一个数组TreeElement[]存放数据元素本身,一个数组LeftPointer[]存放该数据元素的左侧子元素的存放地址(简称为左指针),另一个数组RightPointer[]存放该数据元素的右侧子元素的存放地址(简称为右指针)。
h的数量级-定义说明解析
h的数量级-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要对文章的主题进行简要介绍,给读者提供一个整体的认识。
这篇长文的主题是"h的数量级",接下来将从多个方面来探讨这个主题。
"h的数量级"是指以字母"h"作为单位计量某种量的大小。
在本文中,我们将围绕"h的数量级"展开讨论,探究"h"在各个领域的应用及其所代表的数值范围。
在第2部分的"正文"中,我们将从4个要点出发来详细探讨"h的数量级"的相关内容。
首先,我们将介绍"h"的起源和定义,探究它在不同学科领域中的重要性和用途。
其次,我们将探讨"h的数量级"在物理学中的应用,涵盖长度、质量、时间等方面。
第三,我们将讨论"h的数量级"在数学中的意义,涉及大数、小数、指数等概念。
最后,我们将以实际应用为例,介绍"h的数量级"在计算机科学和信息技术中的重要性。
最后,在第3部分的"结论"中,我们将总结上述要点,强调"h的数量级"在各个领域中的重要性和实际应用。
我们将指出,了解和掌握"h的数量级"对于理解各种现象、进行科学研究和解决实际问题都具有重要意义。
通过本文的阅读,读者将能够对"h的数量级"有一个全面的认识,并明白它在不同学科领域中的应用及其重要性。
希望本文能够给读者带来启发和启示,对于深入研究"h的数量级"这一主题起到推动作用。
文章结构文章结构部分旨在介绍整篇长文的组织架构和章节安排。
本文的结构如下:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构(本节)1.3 目的1.4 总结2. 正文2.1 要点12.2 要点22.3 要点32.4 要点43. 结论3.1 总结要点13.2 总结要点23.3 总结要点33.4 总结要点4本长文由引言、正文和结论三个主要部分组成。
数据结构 第七章-图2
{DeQueue(Q,u); /*队头元素出队,并赋值给u*/
/*访问u所有未被访问的邻接点*/
for(w=0; w<G.vexnum; w++;)
if (G.arcs[u,w].adj && !visited[w])
{ visited[w]=1; Visit(w); EnQueue(Q,w); }
void DFS(Graph G, int v)
7.3 图的遍历
visited 0 0 10 20 30 40
……
{/* 从第v个顶点出发,递归地深度优先遍历图G*/
/* v是顶点在一维数组中的位置,假设G是非空图*/
visited[v] =1;
Visit(v); /*访问第v个顶点*/
for ( w=FirstAdjVex(G, v); w; w=NextAdjVex(G, v, w) )
效率。
2
7.3 图的遍历
7.3 图的遍历:从图的某顶点出发,访问图中所有顶点, 并且每个顶点仅访问一次。
图结构的遍历复杂性:
(1)在图结构中,没有一个“自然”的首结点,图中的任 意一个顶点都可以作为第一个被访问的结点
(2)在非连通图中,从一个顶点出发,只能访问它所在的 连通分量上的所有顶点,因此,还需考虑如何选取下一个出 发点以访问图中的其余连通分量
} }/*DFSAL*/
8
7.3 图的遍历
在遍历时,对图中每个顶点至多调用一次DFS函数,因为 一旦某个顶点被标志成已被访问,就不再从它出发进行搜索。 因此,遍历图的过程实质上是对每个顶点查找其邻接点的过 程。其耗费的时间则取决于所采用的存储结构。
用邻接矩阵做图的存储结构时,查找各个顶点的邻接点所 需的时间为O(n2),其中n为图中顶点数。当以邻接矩阵做存 储结构时,深度优先搜索遍历图的时间复杂度为O(n2+n)。
最新最小费用流算法-数学建模精品文档
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最小(生成)树算法
• 破圈法 ----- 复杂度高
• 避圈法 ---- 贪婪算法(Greedy Algorithm)
– Kruskal 算法(1956 ) – Prim 算法(1957) :即“边割法”
• Dijkstra算法(1959)
– Sollin 算法 (1961)
实际计算 效率高
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最小费用流算法
消圈算法
最小费用路算法
原始-对偶算法
➢ Ford和Forkerson(1957,1962)
瑕疵算法(Out-Of-Kilter Algorithm)
松弛(Relaxation)算法 网络单纯形算法
实际计算效率高
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匹配算法
二部基数匹配
➢ 增广路算法:O(mn) ➢ 简单网络上的最大流算法:O(mn1/2)
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…
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西气东送(钢管运输)问题 (CUMCM-2000B)
• 二次规划(常用解法)
• 最小费用流问题? (清华大学队,获网易杯)
➢ 线性模型(网络规模较大,有现成算法) ➢ 非线性模型(网络规模较小,需要自己设计算法)
• 基本问题 ---- 最小运费矩阵的计算
➢ 两种运输方式(铁路/公路)混合最短路问题 ➢ 是普通最短路问题的变种,需要自己设计算法
2.5单位C货币
1单位的C货币 =(兑换) 0.0091单位A货币
则: 1单位的A货币 = (通过三次兑换获得)
46.4*2.5*0.0091=1.0556 单位A货币
现在假设给定了若干种货币及其两两之间的兑
换率,请你帮助找到一种套汇方式(或判定该外汇市 场上不存在套汇的可能)。
数学建模图论模型
任意两点均有通路的图称为连通图。
连通而无圈的图称为树,常用T=<V,E>表示树。
若图G’是图 G 的生成子图,且G’又是一棵树, 则称G’是图G 的生成树。
例 Ramsey问题
图1
图2
并且常记: V = v1, v2, … , vn, |V | = n ; E = {e1, e2, … , em}ek=vivj , |E | = m
称点vi , vj为边vivj的端点 在有向图中, 称点vi , vj分别为边vivj的 始点和终点. 该图称为n,m图
8
对于一个图G = V, E , 人们常用图形来表示它, 称其 为图解 凡是有向边, 在图解上都用箭头标明其方向.
4、P'代替P,T'代替T,重复步骤2,3
定理2 设 T为V的子集,P=V-T,设 (1)对P中的任一点p,存在一条从a到p的最短路径,这条路径仅有P中的
点构成, (2)对于每一点t,它关于P的指标为l(t),令x为最小指标所在的点, 即:
l(x)mli(tn )} t{ ,T
(3)令P’=P Ux,T’=T-{x},l’(t)表示T'中结点t关于P'的指标,则
解:用四维01向量表示人,狼,羊,菜例在过河西河岸问的题状态(在
岸则分量取1;否则取0),共有24 =16 种状态; 在河东岸 态类似记作。
由题设,状态(0,1,1,0),(0,0,1,1),(0,1,1,1)是不允许的
其对应状态:(1,0,0,1), (1,1,0,0),(1,0,0,0)也是不允许
考研数据结构图的必背算法及知识点
考研数据结构图的必背算法及知识点Prepared on 22 November 20201.最小生成树:无向连通图的所有生成树中有一棵边的权值总和最小的生成树问题背景:假设要在n个城市之间建立通信联络网,则连通n个城市只需要n—1条线路。
这时,自然会考虑这样一个问题,如何在最节省经费的前提下建立这个通信网。
在每两个城市之间都可以设置一条线路,相应地都要付出一定的经济代价。
n个城市之间,最多可能设置n(n-1)/2条线路,那么,如何在这些可能的线路中选择n-1条,以使总的耗费最少呢分析问题(建立模型):可以用连通网来表示n个城市以及n个城市间可能设置的通信线路,其中网的顶点表示城市,边表示两城市之间的线路,赋于边的权值表示相应的代价。
对于n个顶点的连通网可以建立许多不同的生成树,每一棵生成树都可以是一个通信网。
即无向连通图的生成树不是唯一的。
连通图的一次遍历所经过的边的集合及图中所有顶点的集合就构成了该图的一棵生成树,对连通图的不同遍历,就可能得到不同的生成树。
图G5无向连通图的生成树为(a)、(b)和(c)图所示:G5G5的三棵生成树:可以证明,对于有n个顶点的无向连通图,无论其生成树的形态如何,所有生成树中都有且仅有n-1条边。
最小生成树的定义:如果无向连通图是一个网,那么,它的所有生成树中必有一棵边的权值总和最小的生成树,我们称这棵生成树为最小生成树,简称为最小生成树。
最小生成树的性质:假设N=(V,{E})是个连通网,U是顶点集合V的一个非空子集,若(u,v)是个一条具有最小权值(代价)的边,其中,则必存在一棵包含边(u,v)的最小生成树。
解决方案:两种常用的构造最小生成树的算法:普里姆(Prim)和克鲁斯卡尔(Kruskal)。
他们都利用了最小生成树的性质1.普里姆(Prim)算法:有线到点,适合边稠密。
时间复杂度O(N^2)假设G=(V,E)为连通图,其中V为网图中所有顶点的集合,E为网图中所有带权边的集合。
数学建模 四大模型总结
四类基本模型1 优化模型1.1 数学规划模型线性规划、整数线性规划、非线性规划、多目标规划、动态规划。
1.2 微分方程组模型阻滞增长模型、SARS 传播模型。
1.3 图论与网络优化问题最短路径问题、网络最大流问题、最小费用最大流问题、最小生成树问题(MST)、旅行商问题(TSP)、图的着色问题。
1.4 概率模型决策模型、随机存储模型、随机人口模型、报童问题、Markov 链模型。
1.5 组合优化经典问题● 多维背包问题(MKP)背包问题:n 个物品,对物品i ,体积为i w ,背包容量为W 。
如何将尽可能多的物品装入背包。
多维背包问题:n 个物品,对物品i ,价值为i p ,体积为i w ,背包容量为W 。
如何选取物品装入背包,是背包中物品的总价值最大。
多维背包问题在实际中的应用有:资源分配、货物装载和存储分配等问题。
该问题属于NP 难问题。
● 二维指派问题(QAP)工作指派问题:n 个工作可以由n 个工人分别完成。
工人i 完成工作j 的时间为ij d 。
如何安排使总工作时间最小。
二维指派问题(常以机器布局问题为例):n 台机器要布置在n 个地方,机器i 与k 之间的物流量为ik f ,位置j 与l 之间的距离为jl d ,如何布置使费用最小。
二维指派问题在实际中的应用有:校园建筑物的布局、医院科室的安排、成组技术中加工中心的组成问题等。
● 旅行商问题(TSP)旅行商问题:有n 个城市,城市i 与j 之间的距离为ij d ,找一条经过n 个城市的巡回(每个城市经过且只经过一次,最后回到出发点),使得总路程最小。
● 车辆路径问题(VRP)车辆路径问题(也称车辆计划):已知n 个客户的位置坐标和货物需求,在可供使用车辆数量及运载能力条件的约束下,每辆车都从起点出发,完成若干客户点的运送任务后再回到起点,要求以最少的车辆数、最小的车辆总行程完成货物的派送任务。
TSP 问题是VRP 问题的特例。
● 车间作业调度问题(JSP)车间调度问题:存在j 个工作和m 台机器,每个工作由一系列操作组成,操作的执行次序遵循严格的串行顺序,在特定的时间每个操作需要一台特定的机器完成,每台机器在同一时刻不能同时完成不同的工作,同一时刻同一工作的各个操作不能并发执行。
《数据结构》课程设计指导书1
《数据结构》课程设计指导书(共13题)一、课程设计的目的课程设计的目的是培养学生综合程序设计的能力,训练学生灵活应用所学数据结构知识,独立完成问题分析、总体设计、详细设计和编程实现等软件开发全过程的综合实践能力。
巩固、深化学生的理论知识,提高编程水平,并在此过程中培养他们严谨的科学态度和良好的学习作风。
为今后学习其他计算机课程打下基础。
课程设计为学生提供了一个既动手又动脑,独立实践的机会,将书本上的理论知识和工作、生产实际有机地结合起来,从而锻炼学生分析问题、解决实际问题的能力,提高学生的编程序能力和创新意识。
二、课程设计的要求在处理每个题目时,要求从分析题目的需求入手,按设计抽象数据类型、构思算法、通过算法的设计实现抽象数据类型、编制上机程序和上机调试等若干步骤完成题目,最终写出完整的课程设计与程序分析报告。
前期准备工作完备与否直接影响到后序上机调试工作的效率。
三、课程设计的学生分组情况每组三至五人,共同研究、共同讨论,可以共同编写算法,但必须各自独立完成各自的程序。
四、课程设计的时间安排课程设计前两周:将各项任务及问题进行讲解、分析。
课程设计一周:星期一:学生对任务进行讨论、研究与分析,初步设计出算法。
星期二到星期四:设计出详细算法,并上机调试程序。
星期五到星期六:写出课程设计报告并考核。
五、课程设计的主要内容【课程设计题目一】一元稀疏多项式加法、乘法器【问题描述】设计一个一元稀疏多项式加法、乘法器用于计算两个多项式的加法和乘法。
例如(x2+4x5+2x9)+(x+3x4)或(7x4+4x6+2x9)*(x4+3x9)【基本要求】(1)输入并建立两个多项式f(x)和g(x);(2)输出每个多项式,要求输出时按指数从小到大输出。
(3)两个多项式完成加法、乘法运算。
(4)输出两个多项式的加法之和及乘积的结果。
(5)写出课程设计报告【实现提示】用带表头结点的单链表存储多项式。
【测试数据】分别选定三组测试数据进行测试,验证程序的正确性。
数据结构(C语言版)_第7章 图及其应用
实现代码详见教材P208
7.4 图的遍历
图的遍历是对具有图状结构的数据线性化的过程。从图中任 一顶点出发,访问输出图中各个顶点,并且使每个顶点仅被访 问一次,这样得到顶点的一个线性序列,这一过程叫做图的遍 历。
图的遍历是个很重要的算法,图的连通性和拓扑排序等算法 都是以图的遍历算法为基础的。
V1
V1
V2
V3
V2
V3
V4
V4
V5
图9.1(a)
图7-2 图的逻辑结构示意图
7.2.2 图的相关术语
1.有向图与无向图 2.完全图 (1)有向完全图 (2)无向完全图 3.顶点的度 4.路径、路径长度、回路、简单路径 5.子图 6.连通、连通图、连通分量 7.边的权和网 8.生成树
2. while(U≠V) { (u,v)=min(wuv;u∈U,v∈V-U); U=U+{v}; T=T+{(u,v)}; }
3.结束
7.5.1 普里姆(prim)算法
【例7-10】采用Prim方法从顶点v1出发构造图7-11中网所对 应的最小生成树。
构造过程如图7-12所示。
16
V1
V1
V2
7.4.2 广度优先遍历
【例7-9】对于图7-10所示的有向图G4,写出从顶点A出发 进行广度优先遍历的过程。
访问过程如下:首先访问起始顶点A,再访问与A相邻的未被 访问过的顶点E、F,再依次访问与E、F相邻未被访问过的顶 点D、C,最后访问与D相邻的未被访问过的顶点B。由此得到 的搜索序列AEFDCB。此时所有顶点均已访问过, 遍历过程结束。
【例7-1】有向图G1的逻辑结构为:G1=(V1,E1) V1={v1,v2,v3,v4},E1={<v1,v2>,<v2,v3>,<v2,v4>,<v3,v4>,<v4,v1>,<v4,v3>}
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。
用破圈法实现普里姆算法
收稿日期:2008-06-02作者简介:董跃华(1964-),女,高级实验师.第29卷第4期Vol.29,No.42008年8月Aug.2008江西理工大学学报JOURNALOFJIANGXIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY0引言假设要在n个城市之间建立通信联络网,则连通n个城市只需要n-1条线路.这时,自然会考虑这样一个问题,如何在最节省经费的前提下建立这个通信网.例如:在一个城市中电信公司要给几个住宅区铺设网线,如图1所示.图1中,A表示电信公司,B,C,D,E表示各个住宅区,必须沿着图中所示的线路铺设,每条线上的数字表示铺设网线的费用,怎样铺设网线使总造价(费用)最小,因为这个图是一个带权连通图,所以求最小费用的问题转化成为该图寻找最小生成树的问题.现在,我们要选择这样一棵生成树,也就是使总的耗费最少.这个问题就是构造连通网的最小代价生成树(minimumcostspanningtree)(简称为最小生成树)的问题,一棵生成树的代价就是树上各边的代价之和.最小生成树的构造准则:①必须只使用该网络中的边来构造最小生成树;②必须使用且仅使用n-1条边来连接网络中的n个顶点;③不能使用产生回路的边.最小生成树问题的解法主要有两种:普里姆(Prim)算法和Kruskal算法.这两种算法是按权值递增的顺序构造连通网的最小生成树.文中利用破圈法对Prim算法的思想进行了分析并设计了该算法的程序代码.1用破圈法实现普里姆算法的基本思想很多的教材中利用Prim算法构造最小生成树时均采用:从连通网络G=(V,E)的某一顶点出发,选择与它关联的具有最小权值的边(u0,V),将其顶点加入到生成树的顶点集合u中.以后每一步从一个顶点在文章编号:1007-1229(2008)04-0020-03用破圈法实现普里姆算法董跃华,李云浩,姜在东(江西理工大学信息工程学院,江西赣州341000)摘要:介绍了最小生成树的Prim算法中的破圈法,指出如何在计算机上实现普里姆算法,并分析所设计算法的时间复杂度.关键词:数据结构;最小生成树;Prim算法;破圈法中图分类号:TP301.6文献标识码:ARealizePrimAlgorithmwiththeBreakingCircleWayDONGYue-hua,LIYun-hao,JIANGZai-dong(FacultyofInformationEngincering,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou341000,China)Abstract:ThearticleintroducesthebreakingcirclewayofthePrimalgorithmofminimalspamangtree,andpointsouthowtorealizePrimalgorithminthecomputer,andanalysesitsminimumSpanningtimecomplexityofthedesigningalgorithm.Keywords:datastructure;minimumspanningtree;Primalgorithm;breakingcirclewayu中,而另一个顶点不在u中的各条边中选择权值最小的边(u,V),把它的顶点加入到集合u中,如此下去直到网络中的所有顶点都加入到生成树顶点集合u中为止,这时就可构造一棵最小生成树.但学生对两栖边以及最小两栖边的选择过程总是存在一定的障碍,教学效果不甚理想,如果我们在遵循Prim算法的同时进行一下反向思考,问题一下就变得简单明了.由于Prim算法是每次在连通图中选择一条权值最小的边{最小两栖边),现在我们可以反过来每次从连通图中去掉一条权值最大的边,这样到最后当然只余下权值最小的边了,我们姑且将这种方法叫做破圈法.其基本思想如下:(1)每次从图中选取任意一个圈,然后去掉该圈中权值最大的边(如果存在多条相同权值的最大边,可以任意选择一条去掉即可)使之不构成圈.(2)重复上述过程.直到图中不再含圈且所有顶点均包含在图中为止,就构成最小生成树.2破圈法实现的过程根据破圈法实现Prim算法的基本思想,我们可以很容易地找到一个圈.同时去掉其中的最大边,以破除该圈,从而不再构成回路.当整个图中不再有任何回路时,最小生成树的构造过程完成.例如给n个住宅区铺设网线,为使费用最小,产生具体的铺设线路过程见图2所示.董跃华等:用破圈法实现普里姆算法第29卷第4期21#include”stdio.h”#include<conio.h>#definen5inta[n][n];intflag,am,p,q;intmax,ptm,qtm;Voidinput(){inti,j;printf(”输入图的带权邻接矩阵:\n”);for(i=0;i<n;i++){for(j=0;j<n;j++)scanf(“%d”,&a[i][j]);}}Output(inta[n][n]){inti,j;for(i=0;i<n;i++){for(j=0;j<n;j++)printf(“%5d”,a[i][j]);intmax;max=0;for(i=0;i<n;i++){for(j=0;j<n;j++)if((a1[i][j]>max)&&(a1[i][j]<=am1)&&((i!=p1)||(j!=q1))){max=a[i][j];ptmi;qtm=j;}}am=max;p=ptm;q=qtm;a[p][q]=0;a[q][p]=0;}Wshall(intarray[n][n])printf(”\n”);}}Max(inta1[n][n],intarn1,intp1,intq1){inti,j,ptm,qtm;intr[n][n];intB[n][n];{for(j=0<n;j++){r[il[j]=0;B[i][j]=array[i][j];}}for(j=0<n++){for(i=0;i<n;i++)if(B[i][j]>=1)for(k=0;k<n;k++)B[i][j]=B[i][k]+B[j][k];}for(i=0;i<n;i++){forj=0;j<n;j++){r[i][j]=B[i][j];{if((r[i][j]>=1)||(i==j))m=m+l;}}}ifm==n*n)flag=1;elseflag=0;return(flag);}main(){inti,j,sm,wt=0;clrscr();am=10000,P=-1,q=-1;sm=0;input();{inti,j,k,m=0;intr[n][n],B[n][n];for(i=0;i<n;i++){for(i=0;i<n;i++)for(j=i;j<n;j++)if(a[i][j]>0)Sm=sm+l;)printf(”sm=%d\n”,sm);printf(”输出图的带权邻接矩阵:\n”);outpiut(a);while(sm>n-l){max(a,am,p,q);flag=Wshall(a);{if(flag==1)Sm=Sm-1;else{a[p][q]=am;a[q][p]=am;}}}for(i=0;i<n;i++)for(j=i;j<n;j++)wt=wt+a[il[j];printf(”输出最小生成树的带权邻接矩阵:\n”);output(a);printf(”最小生成树的树权是:%d\n”,wt);江西理工大学学报2008年8月3用C语言实现破圈法的Prim算法的代码该算法主要侧重于找边、删边的过程,通过这个方法求到的最小生成树和别的算法相比,主要是算法简单,结构清晰,在程序实现中只是用到了数组和循环语句的知识,程序简单明了.完整程序如下:显然采用这种思想来产生最小生成树,没有书本上那些抽象的概念和繁杂的过程,容易理解并接受,算法的思想突出一个“破”字,整个过程也就是不断地“找圈”与“破圈”.同时也可以证明这种算法的正确性和可行性.参考文献:[1]严蔚敏,吴伟民.数据结构[M].北京:清华大学出版社,1992.[2]张乃孝.算法与数据结构———C语言描述[M].北京:高等教育出版社,2002.[3]潘道才.数据结构[M].成都:成都电讯工程学院出版社,1988.22。
数据结构:第7章 图3-最小生成树
• 按照生成树的定义,n 个顶点的连通网络的生成树有 n
个顶点、n-1 条边。
即有权图
目标:
在网络的多个生成树中,寻找一个各边权值之和最小的
生成树。
构造最小生成树的准则 ❖ 必须只使用该网络中的边来构造最小生成树;
❖ 必须使用且仅使用n-1条边来联结网络中的n个顶点;
❖ 不能使用产生回路的边。
典型用途:
(b) u={1} w={2,3,4,5,6}
0 6 1 5
6
0
5
3
1 5 0 7 5 4
5
7
0
2
3 5 0 6
4 2 6 0
i
1234
closest[i] 1 1 1 1
lowcost[i] 0 6 1 5
56 11 ∞∞
closest用于存放顶点序号 lowest存放权值
15 4 6
1 25
3
54
5
6
(c ) u={1,3} w={2,4,5,6}
1
1
4
25
6
32
54
5
6
(d) u={1,3,6} w={2,4,5}
i
1234 5 6
closest[i] 1 3 1 1 3 3
lowcost[i] 0 5 0 5 5 4
i
1234 5 6
closest[i] 1 3 1 6 3 3
生
v3 v1
成
树 v4 v2
v1
0^ 1^ 0^ 1^
2.生成森林
若一个图是非连通图或非强连通图,但有若 干个连通分量或若干个强连通分量,则通过 深度优先搜索遍历或广度优先搜索遍历,不 可以得到生成树,但可以得到生成森林,且 若非连通图有 n 个顶点,m 个连通分量或强 连通分量,则可以遍历得到m棵生成树,合 起来为生成森林,森林中包含n-m条树边。
数据结构毕业设计论文题目整理
数据结构课程设计题目1.飞机订票系统(限1 人完成)(顺序或链式存储)任务:通过此系统可以实现如下功能:录入:可以录入航班情况(数据可以存储在一个数据文件中,数据结构、具体数据自定)查询:可以查询某个航线的情况(如,输入航班号,查询起降时间,起飞抵达城市,航班票价,票价折扣,确定航班是否满仓);可以输入起飞抵达城市,查询飞机航班情况;订票:(订票情况可以存在一个数据文件中,结构自己设定)可以订票,如果该航班已经无票,可以提供相关可选择航班;退票:可退票,退票后修改相关数据文件;客户资料有姓名,证件号,订票数量及航班情况,订单要有编号。
修改航班信息:当航班信息改变可以修改航班数据文件要求:根据以上功能说明,设计航班信息,订票信息,客户信息的存储结构,设计程序完成功能;2.宿舍管理查询软件(限1 人完成)任务:为宿舍管理人员编写一个宿舍管理查询软件, 程序设计要求:采用交互工作方式建立数据文件,包括学生信息、宿舍信息、住宿信息,学生信息按关键字(姓名、学号)进行排序(排序方法自选,不能相同);查询: (用二分查找实现以下操作)按姓名查询按学号查询(用顺序查找实现以下操作)按房号查询3.校园导航问题(限1 人完成)设计要求:设计你的学校的平面图,至少包括10个以上的场所,每两个场所间可以有不同的路,且路长也可能不同,找出从任意场所到达另一场所的最佳路径(最短路径)。
要求:能增加场所4.图书借阅管理系统(限1 人完成)(顺序或链式存储)主要分为两大功能:1)图书管理(增加图书、查询图书、删除图书、图书借阅、还书);2)会员管理(增加会员、查询会员、删除会员、借书信息);5.学生成绩管理(限1 人完成)(顺序或链式存储)包括:课程信息,学生信息等;能增加课程或学生。
实现功能:输入、输出、插入、删除、查找、显示、保存、排序、退出。
6.活期储蓄帐目管理(限1 人完成)活期储蓄处理中,储户开户、销户、存入、支出活动频繁,系统设计要求:1)能比较迅速地找到储户的帐户,以实现存款、取款记账;2)能比较简单,迅速地实现插入和删除,以实现开户和销户的需要。
数据结构程序设计题目共29题
目录题目1:设计一元多项式简单计算 (1)题目2:链表应用1 (1)题目3:链表应用2 (1)题目4:通讯录 (2)题目5:停车场管理系统................................................ 错误!未定义书签。
题目6:约瑟夫环 (3)题目7:运动会分数统计 (3)题目8:文学研究助手问题 (3)题目9:银行业务模拟与离散事件模拟 (4)题目10:学生信息管理系统任务(用顺序表/链表)....... 错误!未定义书签。
题目11:文章编辑功能 ................................................. 错误!未定义书签。
题目12:实验室管理..................................................... 错误!未定义书签。
题目13:二叉树的基本操作(建立、求二叉树树深度、遍历).. (4)题目14:纸牌游戏任务 (5)题目15:算术表达式求值 (5)题目16:内部排序算法比较 (5)题目17:哈夫曼树的构造和哈夫曼编码/译码 (6)题目18:构造可以使n个城市连接的最小生成树 (7)题目19:交通咨询系统中的最短路径 (7)题目20:集合的交、并、差运算 ................................... 错误!未定义书签。
题目21:长整数四则运算 (7)题目22:机订票系统..................................................... 错误!未定义书签。
题目23:图书管理系统 (8)题目24:哈希表应用 (8)题目25:模拟旅馆管理系统的一个功能——床位的分配与回收 (9)题目26:地图着色问题 (9)题目27:俄罗斯套娃问题 (10)题目28:扫雷 (11)题目29:用C语言设计一个日历系统 (11)题目1:设计一元多项式计算【任务要求】(1)能够按照指数降序排列建立并输出多项式;(2)能够完成两个多项式的相加、相减,并将结果输入;实现提示:可选择带头结点的单向循环链表或单链表存储多项式,头结点可存放多项式的参数,如项数等。
普里姆算法求最小生成树
沈阳航空航天大学课程设计报告课程设计名称:数据结构课程设计课程设计题目:Prim算法求最小生成树院(系):计算机学院专业:计算机科学与技术(物联网方向)班级:学号:姓名:指导教师:学术诚信声明本人声明:所呈交的报告(含电子版及数据文件)是我个人在导师指导下独立进行设计工作及取得的研究结果。
尽我所知,除了文中特别加以标注或致谢中所罗列的内容以外,报告中不包含其他人己经发表或撰写过的研究结果,也不包含其它教育机构使用过的材料。
与我一同工作的同学对本研究所做的任何贡献均己在报告中做了明确的说明并表示了谢意。
报告资料及实验数据若有不实之处,本人愿意接受本教学环节“不及格”和“重修或重做”的评分结论并承担相关一切后果。
本人签名: 日期: 2015 年 1 月 15 日沈阳航空航天大学课程设计任务书目录学术诚信声明............................................... - 0 -一课程设计目的和要求..................................... - 5 -1.1课程设计目的 (5)1.2课程设计的要求 (5)二实验原理分析............................................ - 6 -2.1最小生成树的定义.. (6)2.2P RIM算法的基本思想 (7)三概要分析和设计......................................... - 10 -3.1概要分析 (10)3.2概要设计 (11)四测试结果.............................................. - 18 -4.1实验一.. (18)4.2实验二 (18)4.3实验三 (18)参考文献.................................................. - 19 -附录(关键部分程序清单)............................... - 20 -一课程设计目的和要求1.1 课程设计目的(一)根据算法设计需要,掌握连通网的数据表示方法;(二)掌握最小生成树的Prim算法;(三)学习独立撰写报告文档。
数据结构课程设计选题
数据结构课程设计选题题目选题一:迷宫与栈问题【问题描述】以一个mXn的长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。
设计一个程序,对任意设定的迷宫,求出一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。
【任务要求】1)首先实现一个以链表作存储结构的栈类型,然后编写一个求解迷宫的非递归程序。
求得的通路以三元组(i,j,d)的形式输出。
其中:(i,j)指示迷宫中的一个坐标,d表示走到下一坐标的方向。
如,对于下列数据的迷宫,输出一条通路为:(1,1,1),(1,2,2),(2,2,2),(3,2,3),(3,1,2),…。
2)编写递归形式的算法,求得迷宫中所有可能的通路。
3)以方阵形式输出迷宫及其通路。
【测试数据】迷宫的测试数据如下:左上角(0,1)为入口,右下角(8,9)为出口。
出口出口选题二:算术表达式与二叉树【问题描述】一个表达式和一棵二叉树之间,存在着自然的对应关系。
写一个程序,实现基于二叉树表示的算术表达式的操作。
【任务要求】假设算术表达式Expression内可以含有变量(a~z)、常量(0~9)和二元运算符(+,-,*,/,^(乘幂))。
实现以下操作:1)ReadExpre(E)—以字符序列的形式输入语法正确的前缀表达式并构造表达式E。
2)WriteExpre(E)—用带括弧的中缀表达式输出表达式E。
3)Assign(V,c)—实现对变量V的赋值(V=c),变量的初值为0。
4)Value(E)—对算术表达式E求值。
5)CompoundExpr(P,E1,E2)--构造一个新的复合表达式(E1)P(E2)【测试数据】1)分别输入0;a;-91;+a*bc;+*5^x2*8x;+++*3^x3*2^x2x6并输出。
2)每当输入一个表达式后,对其中的变量赋值,然后对表达式求值。
选题三:银行业务模拟与离散事件模拟【问题描述】假设某银行有4个窗口对外接待客户,从早晨银行开门(开门9:00am,关门5:00pm)起不断有客户进入银行。
N个城市间的最经济的网络建设
wp e d e f f l o a t A d j T y p e :
{
6,
wp e d e f s t r t l c t{ i n t n : 图的顶点个数 / * V e x T y p e v e x s [ M A X V E X ] ;顶 点信 息 } / A d j T y p e a r c s [ M A x v E X ] [ M A X V E X ] :/ 木边 信 息 /
…
…
…
…
…
…
…
…
…….厦缝地一 l N个 城 市 间 的 最 经 济 的 网 络 建 设
陆军航 空兵 学院信 息技术教研 室 徐
经济的在各种网络建设方案 中。 【 关键 调】最小支撑树 ;普林算法
刚 魏
琴
【 摘薹 】N个城市 闾有 多种 的网络建 设方案,本文使用最小支撑树 的原 理 ,运用算法 中的普林算 法进 行运算。褥到的最小生成树使n 个城市 闻的连接是连通 的,而且是 最
1 . 引言
#i n cl u d e < s t d i 0 . h>
# de fi n e V EX 6 wp e d e f c h a r Ve x Ty p e:
mi n
j:
)
m s t [ m i n ] 是最短的边 ( v x , v y ) ( v x ∈ U , v y ∈V — U ) ,将r e s t [ m i n ] 2  ̄ 入最小生成树 } /
Ab s t r a c t :N c i i t c s h a v e a v a r i e t y o f n e t w o r k c o n s t l a  ̄ c i t o n p l n,t a h i s a  ̄ d c l e U S E S t h e p r i n c i p l e o f m i n i m u m s u p p o f t t r e e ,s p r i n g l a g o r i t h m o p e r a i t o n i n u s i n g h t e l a g o d hm t - T h e n  ̄i mt l m
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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
void MiniSpanTree_PRIM(MGraph G, VertexType u)
{
定义辅助数组:closedge closeEdge;
初始化:strcpy(closeEdge[j].adjvex, u);
closeEdge[j].lowcost = G.arcs[k][j].adj;
for (i=1; i<G.vexnum; ++i)
七.致谢
感谢梁英老师对我们《数据结构》课程及其实验的悉心指导,正是因为老师在实验课上的指导,让我能够把书本上的知识化成自己的知识,并运用在编程的过程中。
感谢同学在我的设计过程中提出的宝贵意见,如果没有他们的帮助,我在设计过程中出现的一些错误可能无法迅速查出解决,你们的帮助为我节省了宝贵的时间。
衷心感谢!
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char
int i=0;
while (strcmp(G.vexs[i], v)) {i++;}
void 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
在以后的学习过程中我将要注意以下几点:1、认真上好专业实验课,多在实践中锻炼自己。2、写程序的过程要考虑周到,严密。3、在做设计的时候要有信心,有耐心,切勿浮躁。4、认真的学习课本知识,掌握课本中的知识点,并在此基础上学会灵活运用。5、在课余时间里多写程序,熟练掌握在调试程序的过程中所遇到的常见错误,以便能节省调试程序的时间。
4.1.2 Prim算法
Prim算法的思路是逐步将城市纳入生成树中,这里面的关键步骤是要找到下一个城市。于是通过讨教别人,写了Status Minimum(closedge closeEdge, int n)
函数,这样就可以在辅助数组中找到道路值最小的道路的两点城市了。
4.2
图4.2.1邻接矩阵初始化运行显示界面
六.参考文献
[1].严蔚敏,吴伟民.数据结构(C语言版).清华大学出版社,2007
[2].谭浩强,张基温.C语言程序设计教程(第三版)北京:高等教育出版社,2006
[3].陈维新,林小茶. C++面向对象程序设计教程.北京:清华大学出版社,2004
[4].苏仕华等.数据结构课程设计.北京:机械工业出版社,2005
void DeleteInfo(MGraph &G);//释放堆内存上动态申请的空间
2.3
创建用邻接矩阵表示的城市道路网
输入城市数G.vexnum、
道路数G.arcnum
输入城市名G.vexs[i]
输入表示道路的两个城市及道路值G.arcs[i][j].adj
返回OK
2.3.1创建邻接矩阵的流程图(N-S图)
题 目:数据结构N个城市连接的最小生成树
构造可以使
一
1.1
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。
1.
1.2.1城市间的道路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。
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");
#define ADJACENCYMATRIXED//而引起的数据重复定义
#define INFINITY32767//最大值∞
#define MAX_VERTEX_NUM20//最大顶点个数
typedef intVRType;//权值,即边的值
typedef charInfoType;//附加信息的类型,后面使用时会定义成一个指针
InfoType*info;//该弧关系信息的指针
}ArcCell, AdjMatrix[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM];
typedef struct
{
VertexTypevexs[MAX_VERTEX_NUM];//顶点向量
AdjMatrixarcs;//邻接矩阵
intvexnum, arcnum;//图的当前顶点数和弧数
GraphKindkind;//图的种类标志
}MGraph;
typedef struct//普里姆算法辅助数组的定义
{
VertexTypeadjvex;
VRTypelowcost;
}closedge[MAX_VERTEX_NUM];
#endif//结束if
2.
MGraph G;//网G,唯一的全局变量
if ((closeEdge[i].lowcost != 0) && (minTemp > closeEdge[i].lowcost))
返回该城市在G中的位置
}
四.调试分析和测试结果
4.1
4.1.1邻接矩阵初始化
本函数的主要功能是对无向网进行邻接矩阵的初始化。构造这种具有n个顶点和e条边的无向网时,关键需要考虑其时间复杂度O(n^+e*n),其中对邻接矩阵G.arcs的初始化花费了O(n^)的时间。
八.附录
//main
#include <iostream.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include "TypeDefine.h"
#include "AdjacencyMatrix.h"
#include "InitializeFunction.h"
图4.2.2Prim算法运行显示界面
五.总结
通过本周的课程设计,我们小组终于圆满完成了课程设计的任务,我也有不少收获。既巩固和加深了对数据结构的理解,认识到《数据结构》是计算机专业一门重要的专业技术基础课程,还提高了我综合运用本课程所学知识的能力。而且,并不是单纯的看看教材就能解决我们的实际问题,所以还要去查找各种我们所需要的资料,所以这次课程设计也培养了我选用参考书,查阅手册及文献资料的能力。要完成一个课程设计的课题并不是一次就能编译成功的,中间会出现很多的大问题小问题,改错是个很繁琐的问题。通过这次课程设计培养了我独立思考,深入研究,分析问题,解决问题的能力。
Status LocateVex(MGraph G, VertexType v);
{
while (strcmp(G.vexs[i], v)) {i++;}
返回i;
}
****************CreateUDN*************************
{
输入城市数、道路数;
for (i=0; i<城市数; ++i)输入城市名;
用二维数组的两个下标表示道路,这两个下标又在一位数组中对应两个城市。
这样就建立起了一个城市到城市之间的道路网。
3.2
说明:该程序共含5个模块,本人负责其中2个模块构造:
3.2.1初始化图G
***************LocateVex(MGraph G, VertexType v)****************
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G
void MiniSpanTree_KRUSKAL(MGraph G);//最小生成树的Kruskal算法
for (i=0; i<城市数; ++i)
for(j=0; j<城市数; ++j)
初始化邻接矩阵:道路值=INFINITY;
for (i=0; i<城市数; ++i)
for(j=0; j<城市数; ++j)
输入两个城市表示道路,输入道*************************MiniSpanTree_PRIM*********
system("pause");
return 0;
}
//intializeFunction.h