最小生成樹

2021-08-15 12:30:50 字數 1454 閱讀 2284

定義:乙個有n個結點的連通圖的生成樹是原圖的極小連通子圖,且包含原圖中的所有 n 個結點,並且有保持圖連通的最少的邊。

最小生成樹性質:設g=(v,e)是乙個連通網路,u是頂點集v的乙個非空真子集。若(u,v)是g中一條「乙個端點在u中(例如:u∈u),另乙個端點不在u中的邊(例如:v∈v-u),且(u,v)具有最小權值,則一定存在g的一棵最小生成樹包括此邊(u,v)。

用反證法證明mst性質:

假設g中任何一棵mst都不含輕邊(u,v)。則若t為g的任意一棵mst,那麼它不含此輕邊。

根據樹的定義,則t中必有一條從紅點u到藍點v的路徑p,且p上必有一條紫邊(u』,v』)連線紅點集和藍點集,否則u和v不連通。當把輕邊(u,v)加入樹t時,該輕邊和p必構成了乙個迴路。刪去紫邊(u』,v』)後迴路亦消除,由此可得另一生成樹t』。

t』和t的差別僅在於t』用輕邊(u,v)取代了t中權重可能更大的紫邊(u』,v』)。因為w(u,v)≤w(u』,v』),所以

w(t』)=w(t)+w(u,v)-w(u』,v』)≤w(t)

即t』是一棵比t更優的mst,所以t不是g的mst,這與假設矛盾。

普里姆(prim)演算法和克魯斯卡爾(kruskal)演算法是兩個利用mst性質構造最小生成樹的演算法。

普里姆演算法

假設n= (v,{e})是連通網,te是n上最小生成樹中邊的集合。演算法從u={u0}(u0 ∈ v),te={}開始,重複執行下述操作:在所有u∈u,v∈v-u的邊(u,v)∈e中找一條代價最小的邊(u0,v0)併入集合te,同時v0併入u,直至u=v為止。此時te中必有n-1條邊,則t=(v,{te})為n的最小生成樹。

克魯斯卡爾(kruskal)演算法

假設連通網n=(v,{e}),則令最小生成樹的初始狀態只有n個頂點而無邊的非聯通圖t=(v,{}),途中每個定點自成乙個連通分量。在e中選擇代價最小的邊,若該邊依附的定點落在t中不同的連通分量上,則將此邊加入到t中,否則捨去此邊而選擇下一條代價最小的邊。依此類推,直至t中所有定點都在同一聯通分量上為止。

int kruskal(int n, int m)  

} //如果加入邊的數量小於m - 1,則表明該無向圖不連通,等價於不存在最小生成樹

if(nedge < m-1) res = -1;

return res;

}

最小生成樹 次小生成樹

一 最小生成樹 說到生成樹首先要解釋一下樹,樹是乙個聯通的無向無環圖,多棵樹的集合則被稱為森林。因此,樹具有許多性質 1.兩點之間的路徑是唯一的。2.邊數等於點數減一。3.連線任意兩點都會生成乙個環。對於乙個無向聯通圖g的子圖,如果它包含g的所有點,則它被稱為g的生成樹,而各邊權和最小的生成樹則被稱...

最小生成樹

package 圖 最小生成樹是用最少的邊吧把所有的節點連線起來。於是和圖的深度優先搜素差不多。class stack public void push int key public int pop 檢視棧頂的元素 public int peek public boolean isempty cla...

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define max vertex num 20 最大頂點數 typedef int adjmatrix max vertex num max vertex num 鄰接矩陣型別 typedef char vertextype typedef struct mgraph struct dnodecl...