最小生成樹

2021-09-11 04:15:45 字數 1323 閱讀 3823

問題提出:

要在n個城市間建立通訊聯絡網。頂點:表示城市,權:城市間通訊線路的花費代價。希望此通訊網花費代價最小。

問題分析:

答案只能從生成樹中找,因為要做到任何兩個城市之間有線路可達,通訊網必須是連通的;但對長度最小的要求可以知道網中顯然不能有圈,如果有圈,去掉一條邊後,並不破壞連通性,但總代價顯然減少了,這與總代價最小的假設是矛盾的。

結論:希望找到一棵生成樹,它的每條邊上的權值之和(即建立該通訊網所需花費的總代價)最小 —— 最小代價生成樹。

構造最小生成樹的演算法很多,其中多數演算法都利用了一種稱之為 mst 的性質。

mst 性質:設 n = (v, e)  是乙個連通網,u是頂點集 v的乙個非空子集。若邊 (u, v) 是一條具有最小權值的邊,其中u∈u,v∈v-u,則必存在一棵包含邊 (u, v) 的最小生成樹。

(1)普里姆 (prim) 演算法

演算法思想: 

①設 n=(v, e)是連通網,te是n上最小生成樹中邊的集合。

②初始令 u=, (u_0∈v), te=。

③在所有u∈u,u∈u-v的邊(u,v)∈e中,找一條代價最小的邊(u_0,v_0 )。

④將(u_0,v_0 )併入集合te,同時v_0併入u。

⑤重複上述操作直至u = v為止,則 t=(v,te)為n的最小生成樹。

**實現:

void minispantree_prim(mgraph g,vertextype u)

//用普里姆演算法從第u個頂點出發構造網g的最小生成樹t,輸出t的各條邊。

//記錄從頂點集u到v-u的代價最小的邊的輔助陣列定義;

//closedge[j].lowcost表示在集合u中頂點與第j個頂點對應最小權值

closedge[k].lowcost = 0;        

//初始,u = ;  

printclosedge(closedge,g.vexnum);

for (i = 1; i < g.vexnum; ++i)    \

//選擇其餘g.vexnum-1個頂點,因此i從1開始迴圈}}

}

(2)克魯斯卡爾 (kruskal) 演算法

演算法思想: 

①設連通網  n = (v, e ),令最小生成樹初始狀態為只有n個頂點而無邊的非連通圖,t=(v, ),每個頂點自成乙個連通分量。

②在 e 中選取代價最小的邊,若該邊依附的頂點落在t中不同的連通分量上(即:不能形成環),則將此邊加入到t中;否則,捨去此邊,選取下一條代價最小的邊。

③依此類推,直至 t 中所有頂點都在同一連通分量上為止。

最小生成樹可能不惟一!

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...