基於堆優化的Prim,另附kruskal解法
阿新 • • 發佈:2019-02-13
最小生成樹的Prim演算法也是貪心演算法的一大經典應用。Prim演算法的特點是時刻維護一棵樹,演算法不斷加邊,加的過程始終是一棵樹。
Prim演算法過程:
一條邊一條邊地加, 維護一棵樹。
初始 E = {}空集合, V = {任意節點}
迴圈(n – 1)次,每次選擇一條邊(v1,v2), 滿足:v1屬於V , v2不屬於V。且(v1,v2)權值最小。
E = E + (v1,v2)
V = V + v2
最終E中的邊是一棵最小生成樹, V包含了全部節點。
最後,我們來提供輸入輸出資料,由你來寫一段程式,實現這個演算法,只有寫出了正確的程式,才能繼續後面的課程。
輸入
第1行:2個數N,M中間用空格分隔,N為點的數量,M為邊的數量。(2 <= N <= 1000, 1 <= M <= 50000)
第2 - M + 1行:每行3個數S E W,分別表示M條邊的2個頂點及權值。(1 <= S, E <= N,1 <= W <= 10000)
輸出
輸出最小生成樹的所有邊的權值之和。
輸入示例
9 14
1 2 4
2 3 8
3 4 7
4 5 9
5 6 10
6 7 2
7 8 1
8 9 7
2 8 11
3 9 2
7 9 6
3 6 4
4 6 14
1 8 8
輸出示例
37
對於prim, 如果每次都遍歷包含在已構造生成樹的點集的minCost[v],需要O(V2)時間。
但是如果用堆來維護minCost[v],則可以把時間降為O(ElogV)
Prim實現:
#include <cstdio>
#include <set>
#include <queue>
#include <vector>
#include <utility>
#include <cstring>
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef pair<int, int> pii;
const int EMAX = 5000 + 10;
const int VMAX = 1000 + 10;
struct Node {
int a, b;
ll w;
Node(int x, int y, ll z) {
a = x, b = y, w = z;
}
bool operator < (const Node &n) const {
return w > n.w;
}
};
int vNum, eNum;
bool look[VMAX];
vector<pii> e[EMAX];
set<int> v;
void Init() {
memset(look, 0, sizeof(look));
for (int i = 0; i < EMAX; ++i) {
e[i].clear();
}
v.clear();
}
ll Prim(int s) {
priority_queue<Node> que;
que.push(Node(s, s, 0));
ll ans = 0;
while (!que.empty()) {
Node head = que.top(); que.pop();
if (look[head.b]) continue;
look[head.b] = true;
ans += head.w;
for (int i = 0; i < e[head.b].size(); ++i) {
pii &edge = e[head.b][i];
if (!look[edge.first]) {
que.push(Node(head.b, edge.first, edge.second));
}
}
}
return ans;
}
int main() {
#ifndef ONLINE_JUDGE
freopen("in.txt", "r", stdin);
#endif
while (scanf("%d%d", &vNum, &eNum) != EOF) {
Init();
int a, b, w;
for (int i = 0; i < eNum; ++i) {
scanf("%d%d%d", &a, &b, &w);
e[a].push_back(pii(b, w));
e[b].push_back(pii(a, w));
v.insert(a);
v.insert(b);
}
printf("%lld\n", Prim(a));
}
return 0;
}
Kruskal實現:
#include <cstdio>
#include <set>
#include <queue>
#include <vector>
#include <utility>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int EMAX = 5000 + 10;
const int VMAX = 1000 + 10;
struct Edge {
int a, b, w;
Edge(int x, int y, int z) {
a = x, b = y, w = z;
}
bool operator < (const Edge &arg) const {
return w < arg.w;
}
};
int vNum, eNum, father[VMAX];
vector<Edge> e;
void Init() {
e.clear();
for (int i = 0; i < VMAX; ++i) {
father[i] = i;
}
}
int Find(int x) {
return father[x] == x ? x : father[x] = Find(father[x]);
}
void Unite(int a, int b) {
a = Find(a), b = Find(b);
if (a != b) {
father[b] = a;
}
}
ll Kruskal() {
sort(e.begin(), e.end());
ll ans = 0;
for (int i = 0; i < eNum; ++i) {
if (Find(e[i].a) != Find(e[i].b)) {
ans += e[i].w;
Unite(e[i].a, e[i].b);
}
}
return ans;
}
int main() {
#ifndef ONLINE_JUDGE
//freopen("in.txt", "r", stdin);
#endif
while (scanf("%d%d", &vNum, &eNum) != EOF) {
Init();
int a, b, w;
for (int i = 0; i < eNum; ++i) {
scanf("%d%d%d", &a, &b, &w);
e.push_back(Edge(a, b, w));
}
printf("%lld\n", Kruskal());
}
return 0;
}