最小生成樹 Kruskal演算法理解

2021-10-03 19:20:36 字數 3440 閱讀 9508

prim演算法理解:

根據上圖可以列寫出該連通網的鄰接表,為了方便直觀的理解:(鄰接表初始化需按照權值增序排列)

edges陣列

begin

endweight

edge047

7edge128

8edge201

10edge305

11edge418

12edge537

16edge616

16edge756

17edge812

18edge967

19edge1034

20edge1138

21edge1223

22edge1336

24edge1445

26以下簡單描述演算法執行的流程(僅描述前幾次迴圈,旨在理解演算法工作過程),主要記錄和對比parent陣列和最小生成樹的的逐漸生成的過程:

kruskal演算法核心思想:盡可能只選用權值最小的邊連成樹,即為最小生成樹,因此以權值公升序順序對各邊進行迴圈判斷。最理想的情況就是權值最小的幾條邊恰好連成最小生成樹,但是實際過程中很可能會在連線過程中形成環路(樹中不允許有環路),因此乙個重要的步驟就是判斷當前邊的加入是否會導致生成樹**現環路(即**中parent陣列的作用和m!=n判斷條件的來歷)。

kruskal演算法和prim演算法的主要區別就是prim演算法是以定點為單位,kruskal演算法是以邊為單位。因此這裡所說的(第一次、第二次)迴圈過程實際是對於上面的鄰接表中每一條進行迴圈判斷(是否需要新增到最小生成樹中)。

在理解以下過程的時候,先瀏覽幾遍最下方的**,逐步對比,最容易理解。

以下對於邊以及迴圈次數的命名以0開始,為了和上面的鄰接表相對應,以防止混淆。

0、第0次(edge0)

第0次迴圈,對第0條邊進行判斷:

edges陣列

begin

endweight

edge047

7執行find函式,得到的n = 4,m = 7。

m != n 表示不存在環路(這裡不理解可以繼續看以下的幾個迴圈),則在parent陣列中記錄這條邊帶來的連線關係(parent[4] = 7)。

parent陣列01

2345

678n

m初始化00

0000

000\

\第0次00

0070

0004

7生成樹:

1、第1次

第1次迴圈,對第1條邊進行判斷:

edges陣列

begin

endweight

edge128

8執行find函式,得到的n = 2,m = 8。

m != n 表示不存在環路,則記錄連線關係(parent[2] = 8)。

parent陣列01

2345

678n

m第0次00

0070

0004

7第1次00

8070

0002

8生成樹:

此處省略幾次迴圈......只敘述比較有特點的迴圈。

4、第4次

第4次迴圈,對第4條邊進行判斷:

edges陣列

begin

endweight

edge418

12執行find函式(參考下面第3次迭代後的parent陣列),parent[1] = 5; parent[5] = 8; 得到的n = 5。parent[8] = 0; 得到m = 8。

m != n 表示不存在環路,則記錄連線關係(parent[5] = 8)。

parent陣列01

2345

678n

m第3次15

8070

000第4次15

8078

0005

8生成樹:

這裡要注意:parent陣列中的對應關係並不表示生成樹中的邊的關係,比如之前的迴圈中會在parent陣列中新增如下內容:parent[1] = 5; 它表示的是1和5定點在同乙個生成樹中,之間存在連線關係,但並不表示存在v1->v5這樣的一條邊。(我自己理解的是,這個關係實際是由v0->v5的這樣的一條邊的加入而生成的,但是parent[0]已經被幅值為1,即表示與v1存在連線關係,故借用v1來表示出這個關係,自己的一種理解,可能錯誤,不要干擾思維)。

此處再次省略幾次迴圈......只敘述一次比較特殊的迴圈(m==n的情況)。

7、第7次

第7次迴圈,對第7條邊進行判斷:

edges陣列

begin

endweight

edge756

17執行find函式(參考下面第6次迭代後的parent陣列),parent[5] =85; parent[8] = 6; 得到的n = 6。parent[6] = 0; 得到m = 6。

m == n 表示存在環路,則忽略這條邊(不新增到最小生成樹中)。

parent陣列01

2345

678n

m第6次15

8778

006第7次15

8078

0066

6在實際的生成樹可以直觀的看出v5和v6之間的連線不應該加入(會形成環路),如下圖為進行第7次迴圈之前的生成樹情況:

可見,v5->v6邊的加入將導致最小生成樹**現環路,因此捨棄。

......

如此對所有邊進行迴圈,判斷是否應該加入最小生成樹中,直至迴圈結束,則生成樹完成。

**如下:(僅kruskal演算法的兩個核心函式)

int find(int *parent,int f)

return f;

}void minispantree_kruskal(mgraph g)

{ int i,n,m;

/* 邊陣列:應按照邊的權值公升序進行初始化 */

edge edges[maxedge];

/* parent陣列用來存放頂點之間的連線關係 以判斷是否存在環路 */

int parent[maxvex];

/* parent陣列初始化 */

for(i=0;i——cloud over sky

——2020/3/12

最小生成樹 kruskal(演算法)

最小生成樹 圖中有好多點呀 n個 讓我們找到n 1條邊,來把他們連上吧,但是要讓這n 1條邊的和最小。kruskal演算法 把所有邊由公升序排列,然後從最小的一條邊找起,如果這條邊的兩點不屬於乙個集合 此處運用並查集 那麼就要這條邊,否則,忽略這條邊吧 一直這樣找下去,直到找了n 1條邊為止,此時,...

最小生成樹 Kruskal演算法

1.概覽 kruskal演算法是一種用來尋找最小生成樹的演算法,由joseph kruskal在1956年發表。用來解決同樣問題的還有prim演算法和boruvka演算法等。三種演算法都是貪婪演算法的應用。和boruvka演算法不同的地方是,kruskal演算法在圖中存在相同權值的邊時也有效。2.演...

最小生成樹 kruskal演算法

2016.12.30 演算法思想 先將邊按照權值排序,從權值最小的邊開始列舉,如果當前邊連線的兩個點不屬於同一集合,就將這兩個點連起來 用到的資料結構是並查集 一直到列舉完所有的邊,此時生成的就是最小生成樹 include include include include using namespac...