最小生成树
其实我在学最短路之前就学了生成树了,现在接着写。
本文介绍2种算法:Kruskal,Prim
PS:文中分大小写。 图为G(V,E),V为节点集合,E为边集合,但v表示某个节点(v∈V)
其实很多都和最短路差不多的,松弛操作不同而已。
前提:连通图
Kruskal:
- 原理: 通过排序每一条边(权值递增)从|E|条边中取V-1条边出来(V个点嘛,最小生成树始终是V-1条边的),满足每次选的边的起点和终点不在一棵树上。
- 采用: 并查集
- 步骤:
- 初始化边,并以升序排序
- 初始化并查集,这里以p域代表, p[i]=i; // i∈[1,|V|]
- 循环(1~|E| : i)
1)判断第i条边的起点和终点是否在一棵树上(使用并查集,可保证非常快的判断)
2)如果不在的话,加入i边,并使得p[起点]=终点 或 p[终点]=起点
并查集实现:
inline int find(int x) { int t = x; while(p[x] != x) x = p[x]; p[t] = x; return x; }
- 分析:时间复杂度O(E) 并查集的时间太小 省略。
- 适用于:任何连通图 稀疏图
- 优化:我不会
Prim:
- 原理:通过|V|-1次加入树中与v的边, min{key[v] | v∈G-已生成的最小树} 到最小树中,来实现最小生成树
- 采用:优先队列 priority_queue (#include <queue> 要定义一个比较类来实现最小堆)
- 步骤:
- 初始化key域 key[i] = INF; // i∈[1,|V|]
- key[S]=0; // S为最小生成树的根
- 初始化vis域(已生成树),且vis[i]=0; // i∈[1,|V|]
- 将S压入优先队列q
- 循环(q不为空)
1)使u=q的队头,并将队头出队
2)把u与树中的边加入到树中,即设置u已经在树中vis[u]=1;
3)对以u为起点的边进行伪松弛(这些边的终点一定是不在树中的,即vis[a]!=1)。并把这些边的终点压入队列。
我说的伪松弛的指的是:if(key[i] > edge[u][i]) key[i] = edge[u][i];//注意,如果没有u->i这条路径,edge[u][i]一定要是INF,不要是0,这点在初始化时做
(如果初始化为0的话,可以这样 if(edge[u][i] && key[i] > edge[u][i]) key[i] = edge[u][i];)
(之所以叫伪松弛,因为这和松弛太像了。)
- 分析:时间复杂度O(KV) K为优先队列解压最小的实现
- 优化:优化堆的实现(不嫌麻烦就手打FIB堆。。优先队列是用二叉堆的。)
//好像漏洞百出,以后再来更新,欢迎大家帮忙找漏洞,欢迎吐槽
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