最小生成树求法 Prim + Kruskal

Posted 2020-08-31 Lorazepam

prim算法的思路 和dijkstra是一样的

每次选取一个最近的点 然后去向新的节点扩张 注意这里的扩张 不再是 以前求最短路时候的到新的节点的最短距离

而是因为要生成一棵树 所以是要连一根最短的连枝 所以关键部分修改一下

dist[u] = min(dist[u], e.cost) --->>e是连接 v 和 u的边

同样地 普同写法O(v^2) 用队列优化后O(E*logV)

  1 #include <iostream>
  2 #include <stdio.h>
  3 #include <string.h>
  4 #include <queue>
  5 #define MAXV 256
  6 #define MAXE 256
  7 #define INF 0x3f3f3f3f
  8 
  9 using namespace std;
 10 typedef pair<int,int> P;
 11 int V, E;
 12 //和dijkstra完全一样
 13 //书上写法 O(V^2)
 14 int graph[MAXV][MAXV];
 15 int prim()
 16 {
 17     int dist[MAXV];
 18     int res = 0;
 19     bool use[MAXV];
 20     fill(dist, dist+MAXV, INF);
 21     fill(use, use+MAXV, 0);
 22     dist[1] = 0;//假定1为源点
 23     while (true)
 24     {
 25         int v = -1;
 26         for (int i = 1; i <= V; i++)
 27         {
 28             if (!use[i] && (v == -1 || dist[i] < dist[v])) v = i;//查找离原点最近的点
 29         }
 30         if (v == -1) break;
 31         use[v] = true;
 32         res += dist[v];
 33         cout << dist[v] << endl; //打印树枝的情况
 34         for (int i = 1; i <= V; i++)
 35         {
 36             dist[i] = min(dist[i], graph[v][i]);//这里是唯一的区别  --->>.但其实 这个dist中的值 最后是有问题的 这样最后dist保存的 是离它最近的一个节点的边的值
 37             //第33行打印的结果之所以正确是因为 按着离原点最近的顺序 向外扩张 在dist改变之前已经打印了 但是打印之后它的值是可能会发生改变的
 38             /*
 39             3).重复下列操作，直到Vnew = V：
 40 
 41 a.在集合E中选取权值最小的边<u, v>，其中u为集合Vnew中的元素，
 42 而v不在Vnew集合当中，并且v∈V（如果存在有多条满足前述条件即具有相同权值的边，则可任意选取其中之一）；
 43 
 44 b.将v加入集合Vnew中，将<u, v>边加入集合Enew中；
 45             */
 46         }
 47     }
 48     return res;
 49 }
 50 
 51 //使用堆维护 再使用prim O(E*logV)
 52 struct Edge
 53 {
 54     int to, cost, next;
 55     Edge() {}
 56     Edge(int to, int cost, int next) : to(to), cost(cost), next(next) {}
 57 }edge[MAXE];
 58 int num = 0;
 59 int head[MAXV];
 60 void Add(int from, int to, int cost)
 61 {
 62     edge[num] = Edge(to, cost, head[from]);
 63     head[from] = num++;
 64 }
 65 
 66 int prim2()
 67 {
 68     int dist[MAXV], res = 0;
 69     bool use[MAXV];
 70     fill(use, use+MAXV, false);
 71     fill(dist, dist+MAXV, INF);
 72     priority_queue<P, vector<P>, greater<P> > que;
 73     dist[1] = 0;//假定1为源点
 74     que.push(P(dist[1], 1));//first -->距离 second -->编号
 75     while(!que.empty())
 76     {
 77         P p = que.top();
 78         que.pop();
 79         if (!use[p.second])//这个也是那个问题 先前点(作为现在去扩张的点 如果被打印过 就不再去打印它了 总之算法思路就是 从原点开始 让最近的一个点去扩张)
 80         {
 81             res += dist[p.second];
 82             cout << dist[p.second] << endl;
 83         }
 84         use[p.second] = true;
 85         if (dist[p.second] < p.first)
 86         {
 87             continue;
 88         }
 89         int t = head[p.second];
 90         while (t != -1)
 91         {
 92             Edge e = edge[t];
 93             if (!use[e.to] && dist[e.to] > e.cost)
 94             {
 95                 dist[e.to] = e.cost;
 96                 que.push(P(e.cost, e.to));
 97             }
 98             t = e.next;
 99         }
100     }
101     return res;
102 }
103 
104 
105 int main()
106 {
107     freopen("in.txt", "r", stdin);
108     scanf("%d%d", &V, &E);
109     memset(edge, -1, sizeof(edge));
110     memset(head, -1, sizeof(head));
111     for(int i = 1; i <= V; i++)
112         for (int j = 1; j <= V; j++) graph[i][j] = INF;
113     for (int i = 0; i < E; i++)
114     {
115         int from, to, cost;
116         scanf("%d%d%d", &from, &to, &cost);
117         graph[from][to] = cost;
118         graph[to][from] = cost;
119         Add(from, to, cost);
120         Add(to, from, cost);
121     }
122     int ans = prim2();
123     cout << ans << endl;
124 }

Kruskal -->> O(E*logV)  思路就更加的简单

将所有的边 排序 

贪心地从小到大取 如果连接进一个新的点 就加入树枝的集合中 最终 得到的边的集合就是最小生成树

这里判断是否是新的节点 就是判断连通性 那么就使用并查集非常容易

 1 #include <iostream>
 2 #include <stdio.h>
 3 #include <string.h>
 4 #include <algorithm>
 5 #define MAXV 256
 6 #define MAXE 256
 7 #define INF 0x3f3f3f3f
 8 using namespace std;
 9 
10 int E, V;
11 //Kruskal 思路: 按边的角度出发 将边从小到大排序 如果 from to 不再一个连通块中 就可以取这一条边(不会产生环)
12 struct Edge
13 {
14     int from, to, cost;
15     Edge(){}
16     Edge(int from, int to, int cost) : from(from), to(to), cost(cost) {}
17 }edge[MAXE];
18 
19 int par[MAXV];
20 int find(int x)
21 {
22     if(x == par[x]) return x;
23     else return par[x] = find(par[x]);
24 }
25 void unite(int x, int y)
26 {
27     int px = find(x), py = find(y);
28     if (px == py) return ;
29     else par[py] = px;
30 }
31 bool same(int x, int y)
32 {
33     int px = find(x), py = find(y);
34     return px == py;
35 }
36 
37 bool cmp(Edge e1, Edge e2)
38 {
39     return e1.cost < e2.cost;
40 }
41 
42 //O(E*logV) -->>对于并查集的操作是logN
43 int Kruskal()
44 {
45     int res = 0;
46     for (int i = 1; i <= V; i++) par[i] = i;
47     sort(edge, edge+E, cmp);
48     for (int i = 0; i < E; i++)
49     {
50         Edge e = edge[i];
51         if (!same(e.from, e.to))
52         {
53             cout << e.from << " " << e.to << " : " << e.cost << endl;
54             res += e.cost;
55             unite(e.from, e.to);
56         }
57     }
58     return res;
59 }
60 
61 int main()
62 {
63     freopen("in.txt", "r", stdin);
64     scanf("%d%d", &V, &E);
65     for (int i = 0; i < E; i++)
66     {
67         int from, to, cost;
68         scanf("%d%d%d", &from, &to, &cost);
69         edge[i] = Edge(from, to, cost);
70     }
71     int ans = Kruskal();
72     cout << ans << endl;
73     return 0;
74 }

转一篇写的很详细的博客

http://www.cnblogs.com/biyeymyhjob/archive/2012/07/30/2615542.html