@SuppressWarnings("all")
public class Kruskal {
    private int edgeNum;//边的个数
    private char[] vertexs;//顶点数目
    private int[][] matrix;//邻接矩阵
    private static int INF = Integer.MAX_VALUE;//使用INF表示两个顶点不能连通

    //构造器
    public Kruskal(char[] vertexs, int[][] matrix) {
        //初始化定点数和边的个数
        int vlen = vertexs.length;
        //初始化顶点
        this.vertexs = new char[vlen];
        //拷贝的方式，使得构造函数中的vertexs和成员字段vertexs互不影响
        for (int i = 0; i < vertexs.length; i++)
            this.vertexs[i] = vertexs[i];
        //初始化边
        this.matrix = new int[vlen][vlen];
        for (int i = 0; i < vertexs.length; i++)
            for (int j = 0; j < vertexs.length; j++)
                this.matrix[i][j] = matrix[i][j];
        //统计边的条数
        for (int i = 0; i < vlen; i++)
            for (int j = i + 1; j < vlen; j++)
                if (this.matrix[i][j] != INF)
                    edgeNum++;
    }

    public void kruskal() {
        int index = 0;//表示最后结果数组的索引
        int[] ends = new int[edgeNum];//用于保存"已有最小生成树"中的每个顶点在最小生成树中的终点
        //创建结果数组，保存最后的最小生成树
        EData[] rets = new EData[edgeNum];
        //获取图中 所有的边的集合，一共有12边
        EData[] edges = getEdges();
        System.out.println("图的边的集合= " + Arrays.toString(edges) + " 共 " + edges.length);//12
        //按照边的权值大小进行排序(从小到大)
        sortEdges(edges);
        //遍历edges数组，将边添加到最小生成树中时，判断是准备加入的边是否形成了回路，如果没有，就加入rets，否则不能加入
        for (int i = 0; i < edgeNum; i++) {
            //获取到第i条边的第一个顶点
            int p1 = getPosition(edges[i].start);
            //获取到第i条边的第二个顶点
            int p2 = getPosition(edges[i].end);
            //获取p1这个顶点在已有最小生成树中的终点
            int m = getEnd(ends, p1);
            //获取p2这个顶点在已有最小生成树中的终点
            int n = getEnd(ends, p2);
            //是否构成回路
            if (m != n){
                //设置m在 "已有最小生成树" 中的终点
                ends[m] = n;
                //有一条边加入到rets数组中
                rets[index ++] = edges[i];
            }
        }
        System.out.println("----------------最小生成树为----------------");
        for(int i = 0;i < index;i ++)
            System.out.println(rets[i]);
    }

    //打印邻接矩阵
    public void print() {
        System.out.println("邻接矩阵为\n");
        for (int i = 0; i < vertexs.length; i++) {
            for (int j = 0; j < vertexs.length; j++)
                System.out.printf("%12d", matrix[i][j]);
            System.out.println();
        }
    }

    //对边进行排序处理，冒泡排序处理
    private void sortEdges(EData[] edges) {
        for (int i = 0; i < edges.length; i++)
            for (int j = 0; j < edges.length - 1 - i; j++)
                if (edges[j].weight > edges[j + 1].weight) {
                    EData temp = edges[j];
                    edges[j] = edges[j + 1];
                    edges[j + 1] = temp;
                }
    }

    /**
     * @param ch 顶点的值,比如'A','B'
     * @return 返回ch顶点对应的下标, 如果找不到返回-1
     */
    private int getPosition(char ch) {
        for (int i = 0; i < vertexs.length; i++)
            if (vertexs[i] == ch)
                return i;
        return -1;
    }

    /**
     * comment: 获取图中边,放到EData[]数组中，后面我们需要遍历该数组
     * 是通过matrix邻接矩阵来获取
     * EData形式 [['A','B',12],['B','F',7],...]
     *
     * @return
     */
    private EData[] getEdges() {
        int index = 0;
        EData[] edges = new EData[edgeNum];
        for (int i = 0; i < vertexs.length; i++)
            for (int j = i + 1; j < vertexs.length; j++)
                if (matrix[i][j] != INF)
                    edges[index++] = new EData(vertexs[i], vertexs[j], matrix[i][j]);
        return edges;
    }

    /**
     * comment: 获取下标为i的顶点的终点，用于后面判断两个顶点的终点是否相同
     *
     * @param ends 数组就是记录了各个顶点对应的终点是哪个，ends数组是在遍历过程中，逐步形成的(不是一次形成的)
     * @param i    表示传入的顶点对应的下标
     * @return 返回的就是 下标为i的这个顶点对应的终点的下标
     */
    private int getEnd(int[] ends, int i) {
        while (ends[i] != 0)
            i = ends[i];
        return i;
    }

    public static void main(String[] args) {
        char[] vertexs = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        //克鲁斯卡尔算法的邻接矩阵
        int matrix[][] = {
                /*A*//*B*//*C*//*D*//*E*//*F*//*G*/
                /*A*/ {0, 12, INF, INF, INF, 16, 14},
                /*B*/ {12, 0, 10, INF, INF, 7, INF},
                /*C*/ {INF, 10, 0, 3, 5, 6, INF},
                /*D*/ {INF, INF, 3, 0, 4, INF, INF},
                /*E*/ {INF, INF, 5, 4, 0, 2, 8},
                /*F*/ {16, 7, 6, INF, 2, 0, 9},
                /*G*/ {14, INF, INF, INF, 8, 9, 0}};
        //大家可以在去测试其它的邻接矩阵，结果都可以得到最小生成树.
        //创建对象
        Kruskal krusKal = new Kruskal(vertexs, matrix);
        krusKal.print();
        krusKal.kruskal();
    }
}

@SuppressWarnings("all")
//创建一个类EData,它的对象实力就表示一条边
class EData {
    char start;//边的一个点
    char end;//边的另外一个点
    int weight;//边的权值

    public EData(char start, char end, int weight) {
        this.start = start;
        this.end = end;
        this.weight = weight;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "EData{" +
                 "<" + start +
                " , " + end + ">" +
                " , weight=" + weight +
                '}';
    }
}