=============== 分割线之下摘自Sasuke_SCUT的blog=============
最 小树形图,就是给有向带权图中指定一个特殊的点root,求一棵以root为根的有向生成树T,并且T中所有边的总权值最小。最小树形图的第一个算法是 1965年朱永津和刘振宏提出的复杂度为O(VE)的算法。 判断是否存在树形图的方法很简单,只需要以v为根作一次图的遍历就可以了,所以下面的 算法中不再考虑树形图不存在的情况。 在所有操作开始之前,我们需要把图中所有的自环全都清除。很明显,自环是不可能在任何一个树形图上的。只有进 行了这步操作,总算法复杂度才真正能保证是O(VE)。 首先为除根之外的每个点选定一条入边,这条入边一定要是所有入边中最小的。现在所有的最小 入边都选择出来了,如果这个入边集不存在有向环的话,我们可以证明这个集合就是该图的最小树形图。这个证明并不是很难。如果存在有向环的话,我们就要将这 个有向环所称一个人工顶点,同时改变图中边的权。假设某点u在该环上,并设这个环中指向u的边权是in[u],那么对于每条从u出发的边(u, i, w),在新图中连接(new, i, w)的边,其中new为新加的人工顶点; 对于每条进入u的边(i, u, w),在新图中建立边(i, new, w-in[u])的边。为什么入边的权要减去in[u],这个后面会解释,在这里先给出算法的步骤。然后可以证明,新图中最小树形图的权加上旧图中被收缩 的那个环的权和,就是原图中最小树形图的权。 上面结论也不做证明了。现在依据上面的结论,说明一下为什么出边的权不变,入边的权要减去in [u]。对于新图中的最小树形图T,设指向人工节点的边为e。将人工节点展开以后,e指向了一个环。假设原先e是指向u的,这个时候我们将环上指向u的边 in[u]删除,这样就得到了原图中的一个树形图。我们会发现,如果新图中e的权w'(e)是原图中e的权w(e)减去in[u]权的话,那么在我们删除 掉in[u],并且将e恢复为原图状态的时候,这个树形图的权仍然是新图树形图的权加环的权,而这个权值正是最小树形图的权值。所以在展开节点之后,我们 得到的仍然是最小树形图。逐步展开所有的人工节点,就会得到初始图的最小树形图了。 如果实现得很聪明的话,可以达到找最小入边O(E),找环 O(V),收缩O(E),其中在找环O(V)这里需要一点技巧。这样每次收缩的复杂度是O(E),然后最多会收缩几次呢?由于我们一开始已经拿掉了所有的 自环,我门可以知道每个环至少包含2个点,收缩成1个点之后,总点数减少了至少1。当整个图收缩到只有1个点的时候,最小树形图就不不用求了。所以我们最 多只会进行V-1次的收缩,所以总得复杂度自然是O(VE)了。由此可见,如果一开始不除去自环的话,理论复杂度会和自环的数目有关。
======================== 分割线之上摘自Sasuke_SCUT的blog=====================================================
下 面是朱刘算法的构造图
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstring> #include <cmath> using namespace std; const int maxn = 110; const double inf = 1e10; struct point{ double x,y; }arr[maxn]; struct node{ int u,v; double cost; }edge[maxn*maxn*10]; int vis[maxn],pre[maxn],ID[maxn]; double in[maxn]; int n,m; double lenth(point a,point b){ return sqrt(pow(a.x-b.x,2) + pow(a.y-b.y,2)); } double zhu_liu(int root){ int i,u,v; double ans = 0; while( 1 ){ for( i = 0; i < n; i++)in[i] = inf; //1.找最小边 for( i = 0; i < m; i++){ u = edge[i].u; v = edge[i].v; if( edge[i].cost > in[v] || u == v)continue; in[v] = edge[i].cost; pre[v] = u; } for( i = 0; i < n; i++)//当存在除了根外还有不可达的点时,返回-1 if( root != i && in[i] == inf)return -1; int cntnode = 0; memset(vis,-1,sizeof(vis)); memset(ID,-1,sizeof(ID)); in[root] = 0; //2.找环 for( i = 0; i < n; i++){ ans += in[i]; v = i; while( vis[v] != i && ID[v] == -1 && v != root){ vis[v] = i; v = pre[v]; } if( v != root && ID[v] == -1){ for( u = pre[v]; u != v; u = pre[u]) ID[u] = cntnode; ID[v] = cntnode++; } } if( cntnode == 0)break;//不存在环,则结束循环 //3.缩点和重标记 for( i = 0; i < n; i++) if( ID[i] == -1)ID[i] = cntnode++; for( i = 0; i < m; i++){ int u = edge[i].u,v = edge[i].v; edge[i].u = ID[u]; edge[i].v = ID[v]; if( edge[i].u != edge[i].v) edge[i].cost -= in[v]; } n = cntnode; root = ID[root]; } return ans; } int main(){ int i; //freopen("in.txt","r",stdin); while(~scanf("%d%d",&n,&m)){ for( i = 0; i < n; i++) scanf("%lf%lf",&arr[i].x,&arr[i].y); for( i = 0; i < m; i++){ scanf("%d%d",&edge[i].u,&edge[i].v); edge[i].u--;edge[i].v--; if(edge[i].u == edge[i].v) edge[i].cost = inf; else edge[i].cost = lenth(arr[edge[i].u],arr[edge[i].v]); } double ans = zhu_liu(0); if( ans == -1)puts("poor snoopy"); else printf("%.2lf ",ans); } return 0; }