最小生成樹 Prim演算法

2022-03-05 01:43:09 字數 3658 閱讀 5128

prim演算法

1.概覽

普里姆演算法(prim演算法),圖論中的一種演算法,可在加權連通圖里搜尋最小生成樹。意即由此演算法搜尋到的邊子集所構成的樹中,不但包括了連通圖里的所有頂點

(英語:

vertex (graph theory))

,且其所有邊的權值之和亦為最小。該演算法於2023年由捷克數學家沃伊捷赫·亞爾尼克

(英語:

vojtěch jarník)

發現;並在2023年由美國計算機科學家羅伯特·普里姆

(英語:

robert c. prim)

獨立發現;2023年,艾茲格·迪科斯徹再次發現了該演算法。因此,在某些場合,普里姆演算法又被稱為djp演算法、亞爾尼克演算法或普里姆-亞爾尼克演算法。

2.演算法簡單描述

1).輸入:乙個加權連通圖,其中頂點集合為v,邊集合為e;

2).初始化:vnew = ,其中x為集合v中的任一節點(起始點),enew = {},為空;

3).重複下列操作,直到vnew = v:

a.在集合e中選取權值最小的邊,其中u為集合vnew中的元素,而v不在vnew集合當中,並且v∈v(如果存在有多條滿足前述條件即具有相同權值的邊,則可任意選取其中之一);

b.將v加入集合vnew中,將邊加入集合enew中;

4).輸出:使用集合vnew和enew來描述所得到的最小生成樹。

下面對演算法的圖例描述

圖例說明

不可選可選

已選(vnew)

此為原始的加權連通圖。每條邊一側的數字代表其權值。--

-頂點d被任意選為起始點。頂點abef通過單條邊與d相連。a是距離d最近的頂點,因此將a及對應邊ad以高亮表示。

下乙個頂點為距離da最近的頂點。bd為9,距a為7,e為15,f為6。因此,fda最近,因此將頂點f與相應邊df以高亮表示。

演算法繼續重複上面的步驟。距離a為7的頂點b被高亮表示。

在當前情況下,可以在ceg間進行選擇。cb為8,eb為7,gf為11。e最近,因此將頂點e與相應邊be高亮表示。

無c, e, g

這裡,可供選擇的頂點只有cgce為5,ge為9,故選取c,並與邊ec一同高亮表示。

無c, g

頂點g是唯一剩下的頂點,它距f為11,距e為9,e最近,故高亮表示g及相應邊eg。無g

現在,所有頂點均已被選取,圖中綠色部分即為連通圖的最小生成樹。在此例中,最小生成樹的權值之和為39。無無

a, d, f, b, e, c, g

3.簡單證明prim演算法

反證法:假設prim生成的不是最小生成樹

1).設prim生成的樹為g0

2).假設存在gmin使得cost(gmin)0)   則在gmin中存在不屬於g0

3).將加入g0中可得乙個環,且不是該環的最長邊(這是因為∈gmin)

4).這與prim每次生成最短邊矛盾

5).故假設不成立,命題得證.

#define max  100000

#define vnum 10+1 //這裡沒有id為0的點,so id號範圍1~10

int edge[vnum][vnum]=;

int lowcost[vnum]=; //記錄vnew中每個點到v中鄰接點的最短邊

int addvnew[vnum]; //標記某點是否加入vnew

int adjecent[vnum]=; //記錄v中與vnew最鄰近的點

void prim(int start)

{ int sumweight=0;

int i,j,k=0;

for(i=1;i

**

最小生成樹(prim演算法)

最小生成樹是資料結構中圖的一種重要應用,它的要求是從乙個帶權無向完全圖中選擇n 1條邊並使這個圖仍然連通 也即得到了一棵生成樹 同時還要考慮使樹的權最小。prim演算法要點 設圖g v,e 其生成樹的頂點集合為u。把v0放入u。在所有u u,v v u的邊 u,v e中找一條最小權值的邊,加入生成樹...

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prim 演算法 以領接矩陣儲存 圖g bool b i 表示頂點i是否被訪問,初始化時候memset b,false,sizeof b b 0 value,表示從第0個節點開始。用value i 表示節點i到最小生成樹a中定點的最小距離。例如value 1 a 0 1 int sum記錄權值和 i...

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一 演算法描述 假設存在連通帶權圖g v,e 其中最小生成樹為t,首先從圖中隨意選擇一點s屬於v作為起始點,並將其標記後加入集合u 中。然後演算法重複執行操作為在所有v屬於u,u屬於v u的邊 v0,u0 屬於e中找一條代價最小的邊並加入集合t,同時將u0併入u,直到u v為止。這是,t中必有n 1...