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用Python写一个图算法之最小生成树算法含注释说明

幻化意识流 62

前言:

现时朋友们对“c图树算法”可能比较着重,咱们都需要学习一些“c图树算法”的相关文章。那么小编在网上搜集了一些有关“c图树算法””的相关资讯,希望看官们能喜欢,同学们快快来学习一下吧!

大家好我是幻化意识流

今天我们用Python写一个最小生成树算法,我做了注释说明,欢迎大家一起学习:

以下是使用Prim算法实现最小生成树的代码:

from typing import List, Tupledef prim_algorithm(graph: List[List[Tuple[int, int]]]) -> List[Tuple[int, int]]:    """    Prim算法实现最小生成树    参数:        graph: 无向图的邻接表表示法,graph[i]表示与节点i相邻的节点列表,(j, w)表示节点i到节点j的边权重为w    返回值:        以元组形式表示的最小生成树,元组中第一个值表示边的起始节点,第二个值表示边的结束节点,例如:[(0, 1), (1, 2), (2, 3)]    """    n = len(graph)  # 图中节点的个数    mst = []  # 存储最小生成树的边    selected = set([0])  # 存储已经被选中的节点的集合    candidates = graph[0]  # 存储候选边的集合,初始时为节点0的所有邻接边    while len(selected) < n:        min_edge = None  # 选出当前候选边中权重最小的边        for edge in candidates:            if edge[0] not in selected:  # 如果边的起始节点不在已选节点集合中,则不考虑该边                continue            if min_edge is None or edge[1] < min_edge[1]:  # 如果该边权重小于目前最小边,则更新最小边                min_edge = edge        mst.append(min_edge)  # 将最小边加入到最小生成树中        selected.add(min_edge[1])  # 将该边的结束节点加入到已选节点集合中        candidates.extend(graph[min_edge[1]])  # 将该边的结束节点的所有邻接边加入到候选边集合中        candidates = [edge for edge in candidates if edge[0] in selected]  # 过滤掉候选边集合中已经不合法的边    return mst

这个算法的时间复杂度是 $O(E log V)$,其中 $E$ 表示图中的边数,$V$ 表示图中的节点数。

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