2

我正在尝试使用优先级队列在 Java 中实现 Prim 算法。

我找不到我的错误。：/我只是认识到队列没有正确排序节点。

图表示例：

0 4 7 5
4 0 2 3
7 2 0 1
5 3 1 0

它总是将节点 4 作为第二个节点。所以它像[node1，node4，node2，node3]而不是[node1，node2，node3，node4]对队列进行排序。我对优先级队列做错了什么？

问候

    public class PrimAlgorithm {

        private static int[] par; // parent
        private static int[] key; // value
        private static int sum;


        public static void prim(Graph g){

            Node[] nodes = g.getNodes();
            key = new int[g.getMatrix().length];
            par = new int[g.getMatrix().length];


                    PriorityQueue<Node> queue = new PriorityQueue<Node>(42, new Comparator<Node>(){
                        public int compare(Node v1, Node v2){
                            return Integer.valueOf(key[v1.getId()-1]).compareTo(Integer.valueOf(key[v2.getId()-1]));



            for (Node n : nodes) {
                int x = n.getId()-1;
                key[x] = 1000;
                par[x] = 0; 
                queue.add(n);
            }

            key[0] = 0;


            while(!queue.isEmpty()) {
                Node n = queue.poll();

                List<Node> neighbours = n.getNeighbors();

                for (Node m : neighbours){
                    if ( queue.contains(m) && g.getEdge(n, m).getWeight() !=0 && g.getEdge(n, m).getWeight() < key[m.getId()-1]){

                        par[m.getId()-1] = n.getId();
                        key[m.getId()-1] = g.getEdge(n, m).getWeight();

                    }
                }
            }

            for (int i=0; i < key.length; i++){
                sum += key[i];
              }

            System.out.println("Das Gewicht des minimalen Spannbaumes lautet: " + sum);
            System.out.println("Der Spannbaum ergibt sich wie folgt: " );
            //fängt ab 1 an sonst, hätten wir immer noch einen Nullknoten
            for(int i=0; i <par.length; i++){
                System.out.println("Der Vorgänger von Knoten: "  + " "+ (i+1) + "-> "  +  par[i] + " Gewicht " 
                        + key[i]);
            }

        }

        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("Prim Algorithmus zu Berechnung des minimalen Spannbaums.");
            Graph g = new Graph();

            prim(g);
        }

}
4

1 回答 1

3

一些东西：

  1. PriorityQueue 的默认实现不能动态地重新排序队列中的项目。换句话说，当您在添加项目后更改键时，不会导致队列中的项目更改其顺序。
  2. 当您第一次将节点添加到 PriorityQueue 时，它​​们都具有相同的优先级。因此，根据 PriorityQueue 的 API，

如果多个元素以最低值绑定，则头部是这些元素之一——绑定被任意打破。

所以不能保证节点的初始顺序。

  1. 如果您想要 Prim 的有效实现，则不应使用 PriorityQueue 的 contains() 方法检查队列内部，因为这是一个 O(N) 操作。相反，使用布尔数组来跟踪队列中哪些项目是 O(1) 查找。

对于重新排序队列的有效方法，请注意添加操作是 O(log(n))，这是有效的，而从队列前面以外的任何地方删除操作是 O(n)，应该避免。因此，一个好的技巧是保留一个布尔值visited[] 数组，如果节点i 已经被处理，那么visited[i] 为真。然后，您可以多次添加同一个节点，知道将首先检索具有最低键的节点。如果当您轮询队列以查找节点时，visited[node.id] 已经为 true，则只需跳过它。

当然，为了让它工作，节点必须基于它包含的某个值而不是外部数组进行比较，这样你就可以在队列中拥有两个具有相同 id 但具有不同键的节点。

于 2015-04-28T16:25:35.863 回答