Code C/C++: Thuật toán Prim tìm cây bao trùm tối thiểu

Mô tả bài toán: cho đồ thị vô hướng có trọng số G=(V,E) hãy tìm đường đi sao cho tất cả các đỉnh điều có đường đi với nhau và tổng trọng số của đường đi là nhỏ nhất.
Ý tưởng thuật toán:
Bước 1: xuất phát từ đỉnh k bất kỳ (thông thường chọn đỉnh đầu tiên) chọn một cạnh có trọng số nhỏ nhất liền kề với đỉnh k (min{A[k][j]}j=1..n) ta đánh dấu 2 đỉnh đi qua cạnh đó và số cạnh tìm được là 1. Chuyển sang Bước 2.
Bước 2: tìm cạnh nhỏ nhất của đồ thị với điều kiện cạnh tìm được phải có 1 đỉnh chưa đánh dấu và 1 đỉnh đã đánh dấu. Nghĩa là, ta tìm min{A[i][j]} j=1..n, i=1..n sao cho i đánh dấu và j chưa đánh dấu để tránh trường hợp tạo thành chu trình con. Ta tăng số cạnh tìm được lên 1 và chuyển sang Bước 3.
Bước 3: nếu số cạnh tìm được bằng n-1 kết thúc thuật toán, ngược lại quay về Bước 2.
Mô tả dữ liệu đầu vào và đầu ra của bài toán:
Dữ liệu vào: lưu trong tập tin Bai7.inp
-  Dòng đầu ghi số n là số đỉnh của một đồ thị (0<n<100)
-  Dòng i+1 (1<=i<=n) lưu ma trận kề của đồ thị với n số A[i,1], A[i,2],…, A[i,n] mỗi số cách nhau bởi một khoảng trắng.
Dữ liệu ra: lưu trong file Bai7.out
-  Dòng đầu ghi trọng số nhỏ nhất của cây bao trùm.
-  Các dòng còn lại lưu đường đi giữa đỉnh i nối với đỉnh j.
Ví dụ:

Cài đặt chương trình:
#include <stdio.h>
#include <values.h>
#define max 100
#define FileInt "Bai7.inp"
#define FileOut "Bai7.out"
typedef struct Egde{
int x,y;
}; 
//đọc dữ liệu từ tập tin
void Doc_File(int A[max][max],int &n) {
FILE*f = fopen(FileInt,”rb”);
fscanf(f,”%d”,&n);
for(int i =0;i<n;i++) {
for(int j =0;j<n;j++) {
fscanf(f,”%d”,&A[i][j]);
}
}
fclose(f);
}
//ghi dữ liệu ra tập tin
void Ghi_File(Egde L[max],int n,int Sum) {
FILE*f = fopen(FileOut,"wb");
fprintf(f,"%d\n",Sum);
for(int i =0; i<n-1; i++)
fprintf(f,"%d -%d\n",L[i].x+1,L[i].y+1);
fclose(f);
}
//thuật toán Prim
void Prim(int A[max][max], int n) {
char D[max];
Egde L[max];
int min = MAXINT, Dem = 0, Sum = 0;
for(int i=0; i<n; i++)
D[i]=0;
for(int j=1; j<n; j++)
if(min>A[0][j] && A[0][j]!=0){
min = A[0][j];
L[0].y = j;
}
L[0].x = 0;
D[0] = 1;
D[L[0].y] = 1;
Sum+=min;
Dem++;
do {
min = MAXINT;
for( i=0; i<n; i++)
if(D[i]==1)
for( j=0; j<n; j++)
if(A[i][j]>0 && min>A[i][j] && D[j]==0){
min = A[i][j]; 
L[Dem].x = i;
L[Dem].y = j;
}
Sum+=min;
D[L[Dem].y] = 1;
Dem++;
} while(Dem<n-1);
Ghi_File(L,n,Sum);
}
//chương trình chính
void main() {
int A[max][max],n;
Doc_File(A,n);
Prim(A,n);

}
Tags: Kỹ thuật lập trình, toán rời rạc, c, c++, prim, cây khung

Related Posts
Previous
« Prev Post