最小生成樹簡述及模板題
先補充一點圖論的基本術語(基本複製於維基百科)
1.一個圖的頂點集(點集)一般記作,當不發生混淆時可簡記為。圖的階為其頂點數目,亦即||。以兩個頂點
、為端點的邊一般記作、或。一條邊連線兩個頂點u、v時,稱u與v相鄰。圖的邊集一般記作,當不發生
混淆時可簡記為。
2.一個自環是兩個端點為同一頂點的邊。如果有多於一條邊連線同一對頂點,則它們均被稱為重邊。一個圖的重數是重複次數最多
的邊的重複次數。如果一個圖不含自環或重邊,則稱為簡單圖。多數情況下,如無特殊說明,可以假定“圖”總是指簡單圖。
3.連通圖:在無向圖中,若任意兩個頂點vivi與vjvj都有路徑相通,則稱該無向圖為連通圖。
4.強連通圖:在有向圖中,若任意兩個頂點vivi與vjvj都有路徑相通,則稱該有向圖為強連通圖。
5.生成樹:在無向圖中,n個頂點只取n-1條邊。生成樹是連通圖的極小聯通子圖,即如果再加一條邊,必形成環
6.最小生成樹:在所有生成樹中,邊代價和最小的生成樹
最小生成樹演算法
包括prime演算法和kruskal演算法
一.prime演算法,又稱“加點法”
1.基本思想:在一個帶權連通圖中,任取一頂點加入生成樹中,標記,遍歷所有點,找到離該點距離最近的點,標記,直至所
有頂點都加入到生成樹中。(跟dijkstar思想很像)
2.複雜度為O(n^2),n為頂點數,用鄰接表存,適用於稠密圖
3.上一個模板題 杭電1233 還是暢通工程 http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1233
程式碼:
#include <bits/stdc++.h> using namespace std; const int mod = 1e9 + 7; const int maxn = 110; const int inf=0x3f3f3f3f; typedef long long ll; int mapp[maxn][maxn]; bool vis[maxn]; int dis[maxn]; int n; int prime(int start){ int ans=0; for(int i=1; i<=n; i++){ dis[i]=mapp[start][i];//記錄起點出發的距離 vis[i]=0; } vis[start]=1; //加入任一點(或起點) int noww; for(int i=1; i<n; i++){ int minn=inf; for(int j=1; j<=n; j++){ if(!vis[j] && dis[j]<minn){//找到距離最短的 minn=dis[j]; noww=j; } } vis[noww]=1; ans+=minn; for(int j=1; j<=n; j++){ if(!vis[j] && dis[j]>mapp[noww][j])//加入新的點後更新距離 dis[j]=mapp[noww][j]; } } return ans; } int main() { int u,v,d; while(~scanf("%d",&n)){ if(n==0) break; for(int i=1; i<=n; i++){ for(int j=1; j<=n; j++){ mapp[i][j]=inf; } } for(int i=1; i<= n*(n-1)/2; i++){ scanf("%d%d%d",&u,&v,&d); mapp[u][v]=d; mapp[v][u]=d; } int ans=prime(1); printf("%d\n",ans); } return 0; }
二.kruskal演算法,又稱“加邊法”
1.基本思想:將邊按權值從小到大排序,遍歷,若該邊兩個端點不在一個樹上,則加上,若在,則跳過繼續下一條邊,貪心思
想,並查集實現
2.時間複雜度O(mlogm),m為邊數
3.還是上一個題
程式碼:
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int mod = 1e9 + 7;
const int maxn = 1e4+10;
const int inf=0x3f3f3f3f;
typedef long long ll;
int n,m;
struct node{
int u,v,val;
}s[maxn];
int fa[maxn],deep[maxn];
bool cmp(node x,node y){
return x.val<y.val;
}
void init(){
for(int i=0; i<=m; i++){
fa[i]=i;
deep[i]=1;
}
}
int findd(int x){
return fa[x]==x? x:x=findd(fa[x]);//查詢
}
void Union(int x,int y){
int fx=findd(x);
int fy=findd(y);
if(deep[x]<deep[y])
fa[fx]=fy;
else{
if(deep[x]==deep[y]) deep[x]++;
fa[fy]=fx;
}
}
int kruskal(){
int ans=0;
init();
for(int i=1; i<=m; i++){
if(findd(s[i].u) != findd(s[i].v)){
Union(s[i].u,s[i].v);
ans+=s[i].val;
}
}
return ans;
}
int main() {
while(~scanf("%d",&n)){
if(n==0) break;
m = n*(n-1)/2;
for(int i=1; i<=m; i++){
scanf("%d%d%d",&s[i].u,&s[i].v,&s[i].val);
}
sort(s+1,s+1+m,cmp);
int ans=kruskal();
printf("%d\n",ans);
}
return 0;
}