算法设计16——贪婪算法,最小生成树

 

 

 

 

 

 

 

 

证明:

 

 

 使用cut & paste的方式,先假定最小权值边不属于最小生成树,然后先去掉原先连接2棵树的边,连接上最小权值边,会发现新的树权值会更小,证明通过最小权值边一定是属于最小生成树;

 

 

 

关于图的几个概念定义:

  • 连通图:在无向图中,若任意两个顶点vivi与vjvj都有路径相通,则称该无向图为连通图。
  • 强连通图:在有向图中,若任意两个顶点vivi与vjvj都有路径相通,则称该有向图为强连通图。
  • 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。
  • 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。
  • 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。 
    这里写图片描述

 

1.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,viui,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。

 

 

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。算法从某一个顶点s开始,逐渐长大覆盖整个连通网的所有顶点。

  1. 图的所有顶点集合为VV;初始令集合u={s},v=V−uu={s},v=V−u;
  2. 在两个集合u,vu,v能够组成的边中,选择一条代价最小的边(u0,v0)(u0,v0),加入到最小生成树中,并把v0v0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。

由于不断向集合u中加点,所以最小代价边必须同步更新;需要建立一个辅助数组closedge,用来维护集合v中每个顶点与集合u中最小代价边信息,:

 

 

 

伪代码

 

 

部分refer:

https://blog.csdn.net/a2392008643/article/details/81781766

 

开销计算:

 

posted @ 2020-03-29 15:44  Ian_learning  阅读(409)  评论(0编辑  收藏  举报