資料結構 普里姆(Prim)演算法生成最小生成樹

2022-07-29 12:27:09 字數 1582 閱讀 7669

乙個連通圖的生成樹是圖的極小連通子圖,它包含圖中的所有定點,並且只含盡可能少的邊,這意味著對於生成樹來說,就砍去使生成樹變成非連通圖;若給它怎家一條邊就會形成圖中的一條迴路。

對於乙個帶權連通無向圖g=(v,e),生成樹不同,每個樹的權也可能不同。設w為g的所有生成樹的集合,若t為g中邊的權值之和最小的那棵生成樹,則t成為g的最小生成樹。

prim演算法的執行非常類似於尋找圖的最短路徑的dijkstra演算法。假設n=是連通網,et是n上最小生成樹中邊的集合。演算法從vt=(u0∈v),et={}開始,重複執行下述操作:在所有u∈vt,v∈v-vt的邊(u,v)∈e中找一條代價最小的邊(u0,v0)並加入集合et,同時將v0併入vt,直到vt=v為止。此時et中必有n-1條邊,則t=為n的最小生成樹。

prim算分的步驟如下:

初始化:向空樹t=(vt,et)中新增圖g=(v,e)的任一定點u0,使vt=,et=空集;

迴圈下述操作:從圖g中選擇滿足且具有最小權值的邊(u,v),並置vt=vt∪,et=et∪。

第一步:

從圖中選擇一條最短的邊加入集合,不難看出,1是此時最短的邊。

第二步:

此時我們可以從v1,v2兩個頂點出發,尋找下乙個定點與這兩個頂點之一相連,並且能使相連的這條邊是最短的,所以我們下乙個選擇的是v6,此時頂點集合有:v1,v3,v6。

第三步:

從v1,v3,v6三個頂點出發,我們要尋找下一條最短的邊,不難發現,此時2是最短的那一條邊,連線v6,v4,所以把它加入邊的集合(要注意,加入的邊不能使生成樹帶有迴路!),此時頂點集合:v1,v3,v4,v6

第四步:

從v1,v3,v6,v4四個頂點出發,尋找下一條最短的邊並且不能使生成樹帶有迴路,此時可以發現,v3到v2的5是最短的這條邊。

第五步:

最後一步,從v1,v2,v3,v6,v4的頂點出發,尋找嚇下一條最短的邊,並且不能形成迴路,很明顯v2到v5這條邊最短,加入之後最小生成樹已經形成。

void prim(g,t);//新增任一頂點)

while((v-u)!=空集); //頂點歸入輸}}

prim演算法的時間複雜度為o(|v|²),不依賴於|e|,因此它很適合於求解邊稠密的圖的最小生成樹,雖然採用其他辦法可以改進prim演算法的時間複雜度,但增加了實現的複雜性。

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