最小生成树-Prim和Kruskal
1、先来了解概念
首先这是图的最小生成树(加权图)
在学习最小生成树之前需要先明确几个重要概念。
(1)连通图:在无向图中,若任意两个顶点与都有路径相通,则称该无向图为连通图。
(2)强连通图:在有向图中,若任意两个顶点与都有路径相通,则称该有向图为强连通图。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
最小生成树,就是典型的贪心算法
2、Prim算法
此算法可以称为“加点法”,每次迭代选择代价最小的边对应的点,加入到最小生成树中。算法从某个顶点s开始,逐渐长大覆盖整个连通网的所有顶点。
有两个顶点集
步骤:
(1)图的所有顶点集合为V;初始令集合u={s},v=V−u={s},v=V−u;
(2)在两个集合u,v能够组成的边中,选择一条代价最小的边(u0,v0),加入到最小生成树中,并把v0并入到集合u中。
(3)重复上述步骤,直到最小生成树有n-1条边或者n个顶点为止。
3.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,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。
参考: