Adott egy súlyozott gráf:
Csúcsok: {A, B, C, D, E} Élek: - A-B: 1 - A-C: 4 - B-C: 2 - B-D: 6 - C-D: 3 - C-E: 5 - D-E: 2
Cél: Megtalálni a minimális feszítőfát.
Itt van egy implementáció Kruskal algoritmussal a minimális feszítőfa megkeresésére:
class DisjointSet:
def __init__(self, n):
self.parent = list(range(n))
self.rank = * n
def find(self, u):
if self.parent != u:
self.parent = self.find(self.parent) # Path compression
return self.parent
def union(self, u, v):
root_u = self.find(u)
root_v = self.find(v)
if root_u != root_v:
if self.rank > self.rank:
self.parent = root_u
elif self.rank < self.rank:
self.parent = root_v
else:
self.parent = root_u
self.rank += 1
def kruskal(edges, n):
edges.sort(key=lambda x: x) # Rendezés súly szerint
ds = DisjointSet(n)
mst =
total_weight = 0
for u, v, weight in edges:
if ds.find(u) != ds.find(v): # Ha nem keletkezik kör
ds.union(u, v)
mst.append((u, v, weight))
total_weight += weight
return mst, total_weight
# Példa gráf
edges = [
(0, 1, 1), # A-B
(0, 2, 4), # A-C
(1, 2, 2), # B-C
(1, 3, 6), # B-D
(2, 3, 3), # C-D
(2, 4, 5), # C-E
(3, 4, 2), # D-E
]
n = 5 # Csúcsok száma
mst, total_weight = kruskal(edges, n)
print("Minimális feszítőfa élei:", mst)
print("Összköltség:", total_weight)
Minimális feszítőfa élei: Összköltség: 8
Prim algoritmus egy másik népszerű megközelítés:
import heapq
def prim(graph, start):
visited = set()
min_heap = # (súly, csúcs)
total_weight = 0
mst =
while min_heap:
weight, u = heapq.heappop(min_heap)
if u in visited:
continue
visited.add(u)
total_weight += weight
mst.append(u)
for v, edge_weight in graph:
if v not in visited:
heapq.heappush(min_heap, (edge_weight, v))
return total_weight
# Példa gráf mátrixként ábrázolva
graph = {
0: , # A:
1: , # B
2: , # C
3: , # D
4: # E
}
total_weight = prim(graph, 0)
print("Minimális feszítőfa összköltsége:", total_weight)
Minimális feszítőfa összköltsége: 8
A minimális feszítőfa algoritmusok hatékonyan alkalmazhatók súlyozott gráfok optimalizációs problémáinál. Mind Kruskal, mind Prim algoritmus egyszerűen implementálható, és a probléma méretétől függően választjuk meg, hogy melyik a megfelelőbb.