最小生成树的学习

最小生成树我喜欢用克鲁斯塔尔(kruskal)算法(主要是方便)

kruskal算法求最小生成树的主要思想是贪心,其中也用到了并查集,时间复杂度也很低为O(E * lgE),可以解决诸如全村通路畅通工程问题,如hduoj1233

由于我对图的了解相对薄弱,所以只能拉来神犇的博客https://blog.csdn.net/luoshixian099/article/details/51908175/(如有冒犯还请谅解或联系我本人即刻删除)

关于图的几个概念定义:

  • 连通图:在无向图中,若任意两个顶点vivi与vjvj都有路径相通,则称该无向图为连通图。
  • 强连通图:在有向图中,若任意两个顶点vivi与vjvj都有路径相通,则称该有向图为强连通图。
  • 连通网:在连通图中,若图的边具有一定的意义,每一条边都对应着一个数,称为权;权代表着连接连个顶点的代价,称这种连通图叫做连通网。
  • 生成树:一个连通图的生成树是指一个连通子图,它含有图中全部n个顶点,但只有足以构成一棵树的n-1条边。一颗有n个顶点的生成树有且仅有n-1条边,如果生成树中再添加一条边,则必定成环。
  • 最小生成树:在连通网的所有生成树中,所有边的代价和最小的生成树,称为最小生成树。
    这里写图片描述

下面介绍两种求最小生成树算法

1.Kruskal算法

此算法可以称为“加边法”,初始最小生成树边数为0,每迭代一次就选择一条满足条件的最小代价边,加入到最小生成树的边集合里。
1. 把图中的所有边按代价从小到大排序;
2. 把图中的n个顶点看成独立的n棵树组成的森林;
3. 按权值从小到大选择边,所选的边连接的两个顶点ui,viui,vi,应属于两颗不同的树,则成为最小生成树的一条边,并将这两颗树合并作为一颗树。
4. 重复(3),直到所有顶点都在一颗树内或者有n-1条边为止。

这里写图片描述

--------------------- 本文来自 勿在浮砂筑高台 的CSDN 博客 ,全文地址请点击:https://blog.csdn.net/luoshixian099/article/details/51908175?utm_source=copy

现在讲讲我的浅显认识:

要想学会kruakal算法,首先我们要学习并查集的知识,这个我就不说了,这里给出一般并查集的查找(find)和合并(join)两个函数代码

const int maxn = 1010;
int f[maxn];
int find(int x)
{
    if (x != f[x])
        f[x] = find(f[x]);
    return f[x];
}
void join(int x,int y)
{
    int fx = find(x),fy = find(y);
    if (fx != fy)
        f[fx] = fy;
}

那么kruskal算法的实现就很简单了,我们只需把每条边的权值从小到大排序,对于两个集合我们选取集合中连接两个点的最小权值,它们的和即是我们要求的结果,来看一道例题:

hduoj1233:

还是畅通工程
Time Limit: 4000/2000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 65536/32768 K (Java/Others)
Total Submission(s): 60442    Accepted Submission(s): 27450


Problem Description
某省调查乡村交通状况,得到的统计表中列出了任意两村庄间的距离。省政府“畅通工程”的目标是使全省任何两个村庄间都可以实现公路交通(但不一定有直接的公路相连,只要能间接通过公路可达即可),并要求铺设的公路总长度为最小。请计算最小的公路总长度。

Input
测试输入包含若干测试用例。每个测试用例的第1行给出村庄数目N ( < 100 );随后的N(N-1)/2行对应村庄间的距离,每行给出一对正整数,分别是两个村庄的编号,以及此两村庄间的距离。为简单起见,村庄从1到N编号。
当N为0时,输入结束,该用例不被处理。

Output
对每个测试用例,在1行里输出最小的公路总长度。

Sample Input
3
1 2 1
1 3 2
2 3 4
4
1 2 1
1 3 4
1 4 1
2 3 3
2 4 2
3 4 5
0
 

Sample Output
3
5

思路:

上面我们已经说了最小生成树的做法了,那么只需要照做就好了

代码:

#include<cstdio>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int maxn = 110;
int f[maxn];
int find(int x)
{
    if (x != f[x])
        f[x] = find(f[x]);
    return f[x];
}
void join(int x,int y)
{
    int fx = find(x),fy = find(y);
    if (fx != fy)
        f[fx] = fy;
}
struct node
{
    int u,v,cost;
}road[5050];
bool cmp(node a,node b)
{
    return a.cost < b.cost;
}
int main()
{
    int n;
    while (~scanf("%d",&n) && n)
    {
        int m = n * (n - 1) / 2;
        for (int i = 1;i <= n;i ++)
            f[i] = i;
        int ans = 0,cnt = 1;
        for (int i = 0;i < m;i ++)
            scanf("%d %d %d",&road[i].u,&road[i].v,&road[i].cost);
        sort(road,road + m,cmp);
        for (int i = 0;i < m;i ++)
        {
            if (cnt == n)//小优化
                break;
            if (find(road[i].u) != find(road[i].v))
            {
                cnt ++;
                ans += road[i].cost;
                join(road[i].u,road[i].v);
            }
        }
        printf("%d\n",ans);
    }
    return 0;
}

当然,最小生成树还有一个算法是prim算法,这里就不说了(主要是不会)

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/cloudy_happy/article/details/82901367