最小生成树(Kruskal和Prim算法)

时间:2022-11-22 12:37:50

连通图:无向图中,任意两个顶点都有路径相通,称该无向图为连通图。

强连通图:有向图中,任意两个顶点都有路径相通,称该有向图为强连通图。

连通网:连通图的每条边对应一个数,称为权,称这种连通图叫做连通网。

生成树:连通图的一个连通子图,它含有全部n个顶点,但只有足以构成树的n-1条边。

最小生成树:连通网中的所有生成树中,边的代价和最小的生成树。

Prim算法:也称为‘加点法’,每次迭代选择代价最小的边对应的点,加入到最小生成树中。

1.图中所有顶点集合V;初始令集合u={s},v=V-u;

2.在两个集合中u,v能够组成的边中,选择一条代价最小的边(u0,v0),加入到最小生成树中,并把v0并入到集合u中;

3.重复上述步骤,直到最小生成树有n-1条边或者n个顶点。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int inf=999999999;
int n,m;
int e[111][111],vis[111],dis[111];
void init()
{
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=n;j++){
            if(i==j) e[i][j]=0;
            else e[i][j]=inf;
        }
    }
}
void prim(){
     memset(vis,0,sizeof(vis));
     vis[1]=1;
     for(int i=1;i<=n;i++){
        dis[i]=e[1][i];
     }
     int coun=1,sum=0,j,minn;
     while(coun<n){
         minn=inf;
        for(int i=1;i<=n;i++){
            if(vis[i]==0&&dis[i]<minn){
                minn=dis[i];
                j=i;
            }
        }
        vis[j]=1;
        coun++;
        sum+=dis[j];
        for(int k=1;k<=n;k++){
            if(vis[k]==0&&dis[k]>e[j][k]){
                dis[k]=e[j][k];
            }
        }
     }
     cout<<sum<<endl;
}
int main()
{
    int u,v,w;
    cin>>n>>m;
    init();
    for(int i=1;i<=m;i++){
        cin>>u>>v>>w;
        e[u][v]=w;
        e[v][u]=w;
    }
    prim();

}

Kruskal算法:也称‘加边法’,初始最小生成树边数为0,每迭代一次选择一条满足条件的最小代价边,加入到最小生成树集合中。

1.把图中所有边按照代价从小到大排序;

2.把图中的n个顶点看成独立的n棵树;

3.按权值从小到大选择边,所选的边连接的两个顶点应属于两棵不同的树,则成为生成树的一条边,并将两棵树合并作为一棵树。

4.重复(3),直到所有顶点都在一棵树上或者有n-1条边为止。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,pre[111];
struct edge{
    int u,v,w;
}e[111];
bool cmp(edge a,edge b){
    return a.w<b.w;
}
void init(){
   for(int i=1;i<=n;i++)
    pre[i]=i;
}
int findd(int v){
    if(pre[v]==v)
        return v;
    else{
        pre[v]=findd(pre[v]);
        return pre[v];
    }
}
int mergee(int u,int v){
    int a=findd(u);
    int b=findd(v);
    if(a!=b){
        pre[b]=a;
        return 1;
    }
    return 0;
}
int main ()
{
    while(cin>>n>>m){
        for(int i=1;i<=m;i++){
            cin>>e[i].u>>e[i].v>>e[i].w;
        }
        sort(e+1,e+1+m,cmp);
        init();
        int cont=0,sum=0;
        for(int i=1;i<=m;i++){
            if(mergee(e[i].u,e[i].v)){
               cont++;
               sum+=e[i].w;

            }
            if(cont==n-1) break;
        }
        cout<<sum<<endl;
    }
}