克魯斯卡爾 Kruskal 演算法

2021-09-30 09:19:50 字數 1693 閱讀 3791

設g=(v, e)是具有n個頂點的連通網,t=(u, te)是其最小生成樹。初值:u=v,te={} 。

對g中的邊按權值大小從小到大依次選取。

⑴ 選取權值最小的邊(vi,vj),若邊(vi,vj)加入到te後形成迴路,則捨棄該邊(邊(vi,vj) ;否則,將該邊併入到te中,即te=te∪ 。

⑵ 重複⑴ ,直到te中包含有n-1條邊為止。

kruskal演算法實現的關鍵是:當一條邊加入到te的集合後,如何判斷是否構成迴路?

簡單的解決方法是:定義乙個一維陣列vset[n] ,存放圖t中每個頂點所在的連通分量的編號。

◆ 初值:vset[i]=i,表示每個頂點各自組成乙個連通分量,連通分量的編號簡單地使用頂點在圖中的位置(編號)。

◆ 當往t中增加一條邊(vi,vj) 時,先檢查vset[i]和vset[j]值:

☆ 若vset[i]=vset[j]:表明vi和vj處在同乙個連通分量中,加入此邊會形成迴路;

☆ 若vset[i]≠vset[j],則加入此邊不會形成迴路,將此邊加入到生成樹的邊集中。

◆ 加入一條新邊後,將兩個不同的連通分量合併:將乙個連通分量的編號換成另乙個連通分量的編號。

mstedge *kruskal_mst(elgraph *g)

/*   用kruskal演算法構造圖g的最小生成樹   */

mstedge te ;

int  j, k, v, s1, s2, vset ;

weighttype  w ;

vset=(int  *)malloc(g->vexnum*sizeof(int)) ;

for (j=0; jvexnum; j++)

vset[j]=j  ;     /*   初始化陣列vset[n]  */

sort(g->edgelist) ;   /*   對錶按權值從小到大排序  */

j=0 ;

k=0 ;

while (kvexnum-1&&j< g->edgenum)

s1=vset[g->edgelist[j].vex1] ;

s2=vset[g->edgelist[j].vex2] ;

/*  若邊的兩個頂點的連通分量編號不同, 邊加入到te中  */

if  (s1!=s2)

te[k].vex1=g->edgelist[j].vex1 ;

te[k].vex2=g->edgelist[j].vex2 ;

te[k].weight=g->edgelist[j].weight ;        

k++ ;

for (v=0; vvexnum; v++)

if  (vset[v]==s2) 

vset[v]=s1 ;

j++ ;

free(vset) ; 

return(te) ;

}     /*   求最小生成樹的kruskal演算法   */

設帶權連通圖有n個頂點,e條邊,則演算法的主要執行是:

◆ vset陣列初始化:時間複雜度是o(n) ;

◆ 邊表按權值排序:若採用堆排序或快速排序,時間複雜度是o(e㏒e)

◆ while迴圈:最大執行頻度是o(n),其中包含修改vset陣列,共執行n-1次,時間複雜度是o(n2)

整個演算法的時間複雜度是o(e㏒e+n2)

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