//Część 3
// Wyznaczanie minimalnego drzewa (bądź lasu) rozpinającego algorytmem Kruskala
// 2 pkt
public Graph MinimumSpanningTree(Graph graph, out double min_weight)
{
if (graph.Directed)
{
throw new ArgumentException();
}
UnionFind u = new UnionFind(graph.VerticesCount);
EdgesMinPriorityQueue q = new EdgesMinPriorityQueue();
Graph kurskalTree = graph.IsolatedVerticesGraph();
for (int i = 0; i < graph.VerticesCount; i++)
{
foreach (var e in graph.OutEdges(i))
{
if (e.To >= i)
{
q.Put(e);
}
}
}
min_weight = 0; // zmienić
while (!q.Empty)
{
Edge e = q.Get();
if (u.Union(e.From, e.To))
{
kurskalTree.AddEdge(e);
min_weight += e.Weight;
}
}
return(kurskalTree); // zmienić
}
// Część 3
// Wyznaczanie minimalnego drzewa rozpinającego algorytmem Kruskala
// 1.5 pkt
// Schemat algorytmu Kruskala
// 1) wrzucić wszystkie krawędzie do "wspólnego worka"
// 2) wyciągać z "worka" krawędzie w kolejności wzrastających wag
// - jeśli krawędź można dodać do drzewa to dodawać, jeśli nie można to ignorować
// - punkt 2 powtarzać aż do skonstruowania drzewa (lub wyczerpania krawędzi)
// Parametry:
// g - graf wejściowy
// mstw - waga skonstruowanego drzewa (lasu)
// Wynik:
// skonstruowane minimalne drzewo rozpinające (albo las)
// Uwagi:
// 1) Metoda uruchomiona dla grafu skierowanego powinna zgłaszać wyjątek Lab03Exception
// 2) Graf wejściowy pozostaje niezmieniony
// 3) Wykorzystać klasę UnionFind z biblioteki Graph
// 4) Jeśli graf g jest niespójny to metoda wyznacza las rozpinający
// 5) Graf wynikowy (drzewo) musi być w takiej samej reprezentacji jak wejściowy
public static Graph Lab03Kruskal(this Graph g, out int mstw)
{
mstw = 0;
if (g.Directed == true)
{
throw new Lab03Exception();
}
// Dodanie krawedzi do kolejki:
Graph ret = g.IsolatedVerticesGraph();
EdgesMinPriorityQueue pq = new EdgesMinPriorityQueue();
for (int i = 0; i < g.VerticesCount; i++)
{
foreach (Edge e in g.OutEdges(i))
{
if (e.To < i)
{
pq.Put(e);
}
}
}
UnionFind vs = new UnionFind(g.VerticesCount);
int vsCount = g.VerticesCount;
Edge ed;
int s1, s2;
while (pq.Count > 0 && vsCount > 0)
{
//Console.WriteLine("PEEK: {0}", pq.Peek());
ed = pq.Get();
s1 = vs.Find(ed.From);
s2 = vs.Find(ed.To);
if (s1 != s2)
{
vsCount--;
vs.Union(s1, s2);
ret.AddEdge(ed);
mstw += ed.Weight;
//Console.WriteLine("Weigth: {0}", mstw);
}
}
return(ret);
}
//Część 3
// Wyznaczanie minimalnego drzewa (bądź lasu) rozpinającego algorytmem Kruskala
// 2 pkt
public Graph MinimumSpanningTree(Graph graph, out double min_weight)
{
if (graph.Directed == true)
{
throw new ArgumentException();
}
EdgesMinPriorityQueue edges = new EdgesMinPriorityQueue();
Predicate <Edge> wyjscie = delegate(Edge a)
{
if (a.From < a.To)
{
edges.Put(a);
}
return(true);
};
graph.GeneralSearchAll <EdgesStack>(null, null, wyjscie, out int cc);
UnionFind union = new UnionFind(graph.VerticesCount);
Graph graf = new AdjacencyListsGraph <SimpleAdjacencyList>(false, graph.VerticesCount);
min_weight = 0;
int ile_wstawione_krawedzi = 0;
int ile_wierzcholkow = graph.VerticesCount;
while (edges.Empty == false)
{
Edge e = edges.Get();
if (union.Find(e.From) != union.Find(e.To))
{
union.Union(e.From, e.To);
graf.AddEdge(e);
min_weight += e.Weight;
ile_wstawione_krawedzi++;
}
if (ile_wstawione_krawedzi == ile_wierzcholkow - 1)
{
break;
}
}
return(graf);
}
//Część 3
// Wyznaczanie minimalnego drzewa (bądź lasu) rozpinającego algorytmem Kruskala
public Graph MinimumSpanningTree(Graph graph, out double min_weight)
{
min_weight = 0;
if (graph.Directed)
{
throw new System.ArgumentException();
}
int n = graph.VerticesCount;
UnionFind u = new UnionFind(n);
EdgesMinPriorityQueue edges = new EdgesMinPriorityQueue();
Graph tree = graph.IsolatedVerticesGraph();
for (int v = 0; v < n; ++v)
{
foreach (Edge e in graph.OutEdges(v))
{
if (e.To < e.From)
{
edges.Put(e);
}
}
}
int count = edges.Count;
for (; count > 0;)
{
Edge e = edges.Get();
count--;
if (u.Find(e.From) != u.Find(e.To))
{
u.Union(e.From, e.To);
tree.Add(e);
min_weight += e.Weight;
}
}
return(tree);
}
/// <summary>
/// Wyznacza minimalne drzewo rozpinające grafu algorytmem Kruskala
/// </summary>
/// <param name="g">Badany graf</param>
/// <param name="mst">Wyznaczone drzewo rozpinające (parametr wyjściowy)</param>
/// <returns>Waga minimalnego drzewa rozpinającego</returns>
/// <remarks>
/// Dla grafu skierowanego metoda zgłasza wyjątek <see cref="System.ArgumentException"/>.<br/>
/// Wyznaczone drzewo reprezentowane jast jako graf bez cykli, to umożliwia jednolitą obsługę sytuacji
/// gdy analizowany graf jest niespójny, wyzmnaczany jest wówczas las rozpinający.
/// </remarks>
public static double Lab04_Kruskal(this Graph g, out Graph mst)
{
// 1 pkt
if (g.Directed)
{
throw new System.ArgumentException("Graf jest skierowany");
}
EdgesPriorityQueue edgesQueue = new EdgesMinPriorityQueue();
g.GeneralSearchAll <EdgesQueue>(null, null, e =>
{
if (e.From < e.To)
{
edgesQueue.Put(e);
}
return(true);
}, out int cc);
UnionFind uf = new UnionFind(g.VerticesCount);
mst = g.IsolatedVerticesGraph();
double weight = 0;
while (!edgesQueue.Empty)
{
Edge e = edgesQueue.Get();
if (uf.Find(e.From) != uf.Find(e.To))
{
uf.Union(e.From, e.To);
mst.AddEdge(e);
weight += e.Weight;
}
}
return(weight);
}
/// <summary>
/// Wyznacza minimalne drzewo rozpinające grafu algorytmem Kruskala
/// </summary>
/// <param name="g">Badany graf</param>
/// <param name="mst">Wyznaczone drzewo rozpinające (parametr wyjściowy)</param>
/// <returns>Waga minimalnego drzewa rozpinającego</returns>
/// <remarks>
/// Dla grafu skierowanego metoda zgłasza wyjątek <see cref="System.ArgumentException"/>.<br/>
/// Wyznaczone drzewo reprezentowane jast jako graf bez cykli, to umożliwia jednolitą obsługę sytuacji
/// gdy analizowany graf jest niespójny, wyzmnaczany jest wówczas las rozpinający.
/// </remarks>
public static int Lab04_Kruskal(this Graph g, out Graph mst)
{
// 1 pkt
// wykorzystac klase UnionFind z biblioteki Graph
if (g.Directed)
{
throw new System.ArgumentException("Directed graphs are not allowed");
}
Graph t = g.IsolatedVerticesGraph();
UnionFind uf = new UnionFind(g.VerticesCount);
EdgesMinPriorityQueue q = new EdgesMinPriorityQueue();
int TotalWeight = 0;
//KRUSKAL
//for (int v = 0; v < g.VerticesCount; v++)
//{
// foreach (var e in g.OutEdges(v))
// {
// q.Put(e);
// }
//}
//while (!q.Empty && t.EdgesCount < t.VerticesCount - 1)
//{
// Edge e = q.Get();
// if (uf.Find(e.From) != uf.Find(e.To))
// {
// t.AddEdge(e);
// uf.Union(e.From, e.To);
// TotalWeight += (int)e.Weight;
// }
//}
//BORUVKA
bool change;
do
{
change = false;
for (int i = 0; i < g.VerticesCount; i++)
{
Edge MinEdge = new Edge(i, int.MaxValue, int.MaxValue);
bool find = false;
foreach (Edge e in g.OutEdges(i))
{
if ((e.Weight < MinEdge.Weight || (e.Weight == MinEdge.Weight && e.To < MinEdge.To)) && uf.Find(e.To) != uf.Find(e.From))
{
MinEdge = e;
find = true;
}
}
if (find)
{
q.Put(MinEdge);
}
}
while (!q.Empty)
{
Edge e = q.Get();
if (uf.Find(e.To) != uf.Find(e.From))
{
uf.Union(e.To, e.From);
t.AddEdge(e);
TotalWeight += (int)e.Weight;
change = true;
}
}
} while (change);
mst = t;
return(TotalWeight);
}
/// <summary>
/// Wyznacza minimalne drzewo rozpinające grafu algorytmem Boruvki
/// </summary>
/// <param name="g">Badany graf</param>
/// <param name="mst">Wyznaczone drzewo rozpinające (parametr wyjściowy)</param>
/// <returns>Waga minimalnego drzewa rozpinającego</returns>
/// <remarks>
/// Dla grafu skierowanego metoda zgłasza wyjątek <see cref="System.ArgumentException"/>.<br/>
/// Wyznaczone drzewo reprezentowane jast jako graf bez cykli, to umożliwia jednolitą obsługę sytuacji
/// gdy analizowany graf jest niespójny, wyznaczany jest wówczas las rozpinający.
/// </remarks>
public static int Boruvka(this IGraph g, out IGraph mst)
{
if (g.Directed)
{
throw new System.ArgumentException("Directed graphs are not allowed");
}
IGraph t = g.IsolatedVerticesGraph();
UnionFind uf = new UnionFind(g.VerticesCount);
EdgesMinPriorityQueue q = new EdgesMinPriorityQueue();
int TotalWeight = 0;
bool change;
do
{
change = false;
for (int i = 0; i < g.VerticesCount; i++)
{
Edge MinEdge = new Edge(i, int.MaxValue, int.MaxValue);
bool find = false;
foreach (Edge e in g.OutEdges(i))
{
if ((e.Weight < MinEdge.Weight || (e.Weight == MinEdge.Weight && e.To < MinEdge.To)) && uf.Find(e.To) != uf.Find(e.From))
{
MinEdge = e;
find = true;
}
}
if (find)
{
q.Put(MinEdge);
}
}
while (!q.Empty)
{
Edge e = q.Get();
if (uf.Find(e.To) != uf.Find(e.From))
{
uf.Union(e.To, e.From);
t.AddEdge(e);
TotalWeight += e.Weight;
change = true;
}
}
} while (change);
// utworz graf mst skladajacy sie z izolowanych wierzcholkow
// zainicjuj "poczatkowe spojne skladowe" jako pojedyncze wierzcholki (klasa UnionFind)
// utworz pusta kolejke priorytetowa krawedzi q (klasa EdgesMinPriorityQueue)
//
// dopoki cos sie zmienia
// {
// dla kazdego wierzcholka
// {
// znajdz najkrotsza wychodzaca z niego krawedz prowadzaca do wierzcholka z innej spojnej skladowej (pamietaj o uwadze !)
// wstaw ta krawedz do kolejki priorytetowej q
// }
// dopoki kolejka q jest niepusta
// {
// pobierz element (krawedz) z kolejki q
// jesli krawedz laczy rozne skladowe spojne
// {
// dodaj ja do grafu mst
// wykonaj inne niezbedne czynnosci
// }
// }
// zwroc wage drzewa
// }
//
// Uwaga: jesli kilka krawedzi ma te sama wage wybierany krawedz prowadzaca do wierzcholka o najnizszym numerze
mst = t; // zmien to !!!
return(TotalWeight); // zmien to !!!
}
