最小生成树

作用:

由n个点和n-1条边生成的无向连通子图被称为生成树,其中边的权值之和最小 的生成树即为最小生成树,求权值和最小

(1)

Kruskal算法求最小生成树

特点:边相对较少

原理:

  • //将结构体数组通过边的权重从小到大来排序,这样优先遍历的是最小的边
  • //某两点的最小边必定会优先被操作,并且通过并查集可以来判断两点是否已经进 行连接操作,排除较大重边的影响 代码:
    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    using namespace std;
    const int N=1e5+10,M=2*N,INF=0x3f3f3f3f;
    int p[N]; //并查集操作,通过该数组来存储父节点,当下标和其数组对应值相等 时,该点便为根节点 
    int n,m;
    struct Edge
    {
    int a;
    int b;
    int c;
    bool operator< (const Edge &W) const //建立一个存有边和两端点的结构体数组,并通过边的权重来比较大小 
    {
        return c<W.c;
    } 
    }edges[M];
    int find(int x)
    {
    if(x!=p[x]) p[x]=find(p[x]);
    return p[x];
    }
    int kruskal()
    {
    sort(edges,edges+m); 
    //将结构体数组通过边的权重从小到大来排序,这样优先遍历的是最小的边
    //某两点的最小边必定会优先被操作,并且通过并查集可以来判断两点是否已经进行连接操作,排除较大重边的影响 
    for(int i=1;i<=n;i++) p[i]=i; //并查集初始化操作 
    int sum=1,res=0;
    for(int i=0;i<m;i++)
    {
        int a=edges[i].a,b=edges[i].b,c=edges[i].c;
        a=find(a),b=find(b);
        if(a!=b) //如果两点的父节点相同,便表示这两点已经相连,由于边是从小到大遍历,故本次更新操作可以忽略 
        {
            sum++; //记录点的个数,初始值为1,每连接一个点边加1 
            res+=c; //每连接一个点边加上两点之间的权重 
            p[a]=b;
        }
    }
    if(sum==n) return res; //若相连的点最终有n个,则表示存在最小生成树,返回最小边权和 
    else return INF; //否则不存在最小生成树 
    }
    int main()
    {
    cin>>n>>m;  
    for(int i=0;i<m;i++)
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        edges[i]={a,b,c};
    }
    int t=kruskal();
    if(t==INF) cout<<"impossible"<<endl;
    else cout<<t<<endl;
    return 0;
    } 

    Prim算法求最小生成树

    特点:边相对较多,mlogm会超时

    原理:类似dijistl算法

    代码:

    #include <iostream>
    #include <cstring>
    using namespace std;
    const int N=510; 
    bool st[N]; //将生成树看成一个集合,在集合中即为true,不在即为false 
    int dist[N],g[N][N]; //dist数组是点到该集合的距离,g数组是两点之间的距离 
    int n,m,res;
    int prim(){
    memset(dist,0x3f,sizeof(dist));
    for(int i=0;i<n;i++) //因为最小生成树要加入所有点,故要遍历n次 
    {
        int t=-1;
        for(int j=1;j<=n;j++)
        {
            if(!st[j]&&(t==-1||dist[t]>dist[j])) //在未加入生成树的点集合中选择一个点 
            {                                    //且该点距离集合的距离最小,符合最小生成树的边权之和最小的特性 
                t=j;
            }
        }
        st[t]=true; //选出点后便加入最小生成树集合 
        if(i&&dist[t]==0x3f3f3f3f) return dist[t]; //如果某点不是第一个加入最小生成树中的点,且该点的值为初始化的0x3f3f3f3f,即该点不能与其他点相连,故不能形成最小生成树 
        if(i) res+=dist[t]; //如果该点不是第一个点,则将该点与最小生成树集合之间的边的权重加入结果中 
        for(int j=1;j<=n;j++) dist[j]=min(dist[j],g[t][j]); //每次最小生成树集合中加入新的点后,都更新其他点与集合的距离,本质上是更新未加入集合的点,但由于特判增加复杂度,故直接遍历所有点 
    }
    return res; //若未发现不与集合连通的点,则返回点之间的边权重之和 
    }
    int main(){
    memset(g,0x3f,sizeof(g));   
    cin>>n>>m;
    while(m--)
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        g[a][b]=g[b][a]=min(g[a][b],c);
    }
    int t=prim();
    if(t==0x3f3f3f3f) cout<<"impossible"<<endl;
    else cout<<t<<endl;
    return 0;
    }
posted on 2023-02-04 23:49  IR101  阅读(15)  评论(0编辑  收藏  举报  来源