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  • 最小生成树(图论)--3366lg【模版】

    题目描述

    如题,给出一个无向图,求出最小生成树,如果该图不连通,则输出orz

    输入输出格式

    输入格式:

    第一行包含两个整数N、M,表示该图共有N个结点和M条无向边。(N<=5000,M<=200000)

    接下来M行每行包含三个整数Xi、Yi、Zi,表示有一条长度为Zi的无向边连接结点Xi、Yi

    输出格式:

    输出包含一个数,即最小生成树的各边的长度之和;如果该图不连通则输出orz

    输入输出样例

    输入样例#1: 复制
    4 5
    1 2 2
    1 3 2
    1 4 3
    2 3 4
    3 4 3
    输出样例#1: 复制
    7

    说明

    时空限制:1000ms,128M

    数据规模:

    对于20%的数据:N<=5,M<=20

    对于40%的数据:N<=50,M<=2500

    对于70%的数据:N<=500,M<=10000

    对于100%的数据:N<=5000,M<=200000

    样例解释:

    所以最小生成树的总边权为2+2+3=7

    ---------------------------------------------------这是分割线----------------------------------------------------------------

    下面是算法介绍

    Kruskal算法

    1.概览

    Kruskal算法是一种用来寻找最小生成树的算法,由Joseph Kruskal在1956年发表。用来解决同样问题的还有Prim算法和Boruvka算法等。三种算法都是贪婪算法的应用。和Boruvka算法不同的地方是,Kruskal算法在图中存在相同权值的边时也有效。

    2.算法简单描述

    1).记Graph中有v个顶点,e个边

    2).新建图Graphnew,Graphnew中拥有原图中相同的e个顶点,但没有边

    3).将原图Graph中所有e个边按权值从小到大排序

    4).循环:从权值最小的边开始遍历每条边 直至图Graph中所有的节点都在同一个连通分量中

                    if 这条边连接的两个节点于图Graphnew中不在同一个连通分量中

                                             添加这条边到图Graphnew

    图例描述:

    首先第一步,我们有一张图Graph,有若干点和边 

    将所有的边的长度排序,用排序的结果作为我们选择边的依据。这里再次体现了贪心算法的思想。资源排序,对局部最优的资源进行选择,排序完成后,我们率先选择了边AD。这样我们的图就变成了右图

    在剩下的变中寻找。我们找到了CE。这里边的权重也是5

    依次类推我们找到了6,7,7,即DF,AB,BE。

    下面继续选择, BC或者EF尽管现在长度为8的边是最小的未选择的边。但是现在他们已经连通了(对于BC可以通过CE,EB来连接,类似的EF可以通过EB,BA,AD,DF来接连)。所以不需要选择他们。类似的BD也已经连通了(这里上图的连通线用红色表示了)。

    最后就剩下EG和FG了。当然我们选择了EG。最后成功的图就是右:

    3.简单证明Kruskal算法

    对图的顶点数n做归纳,证明Kruskal算法对任意n阶图适用。

    归纳基础:

    n=1,显然能够找到最小生成树。

    归纳过程:

    假设Kruskal算法对n≤k阶图适用,那么,在k+1阶图G中,我们把最短边的两个端点a和b做一个合并操作,即把u与v合为一个点v',把原来接在u和v的边都接到v'上去,这样就能够得到一个k阶图G'(u,v的合并是k+1少一条边),G'最小生成树T'可以用Kruskal算法得到。

    我们证明T'+{<u,v>}是G的最小生成树。

    用反证法,如果T'+{<u,v>}不是最小生成树,最小生成树是T,即W(T)<W(T'+{<u,v>})。显然T应该包含<u,v>,否则,可以用<u,v>加入到T中,形成一个环,删除环上原有的任意一条边,形成一棵更小权值的生成树。而T-{<u,v>},是G'的生成树。所以W(T-{<u,v>})<=W(T'),也就是W(T)<=W(T')+W(<u,v>)=W(T'+{<u,v>}),产生了矛盾。于是假设不成立,T'+{<u,v>}是G的最小生成树,Kruskal算法对k+1阶图也适用。

    由数学归纳法,Kruskal算法得证。

    -----------------------------------又是一条分割线--------------------------------------------------------------------------

    其实

    很好弄懂的

    而且

    这个模版题

    真的很基础很基础

    但是

    我还是写了好久

    主要原因吧

    还是掌握不牢

    逻辑经常搞乱

    要多刷几道才可以哇

    ---------------------------------又又又是分割线----------------------------------------------------------------------------

    #include<cstdio>
    #include<algorithm>
    using namespace std;

    int n,m,ans; //ans累计最小生成树的总长
    int fa[200000]; //为每一个节点的 父节点 开一个数组;

    struct mo
    {
    int x,y,z;
    }a[200000]; //开一个结构体 z是一条边 x是(起)节点 y是(末)节点 备注 因为是无向树 所以其实是没有方向的 但为了好区分 才分成(起 末)

    bool cmp(mo x,mo y)
    {
    return x.z<y.z;
    } //纯是为了sort排序用的 将每一条边的长度排序

    int getfa(int x) //寻找根节点 (最大的boss)
    {
    if(fa[x] == x)
    return fa[x]; //如果某一个节点的父节点就是他自己的话 他自己本身就是根节点(自己就是 最大的boss)
    else
    return fa[x]=getfa(fa[x]); //它的根节点就是它父节点的根(父节点的父节点的....)节点
    } //这样每一个节点的根节点就知道了 就可以很容易的判断出来 某两个节点是不是同根的

    /*void merge(int x,int y)
    {
    int s1=getfa(x),s2=getfa(y);
    if(s1 == s2)
    return;
    else
    if(s1<s2)
    fa[x]=s2;
    else
    fa[y]=s1;
    }
    */
    int main()
    {
    scanf("%d%d",&n,&m); //n个节点 m个边
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
    scanf("%d%d%d",&a[i].x,&a[i].y,&a[i].z); //按边的数量循环输入 输入每个边的两个节点和边的长度
    }

    sort(a+1,a+m+1,cmp); //把边的长度排序

    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
    fa[i]=i; //先让每一个节点的父节点(根节点都是自己)
    }

    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
    int l=getfa(a[i].x);
    int r=getfa(a[i].y);
    if(l != r) //比较同一个边的根节点 不相同就合并 也只有两个节点的根节点不相同的 边 才可取
    {
    fa[l]=r;
    ans+=a[i].z;
    } //根节点相同的不可取
    }
    if(ans != 0)
    printf("%d",ans);
    else
    printf("orz");
    return 0;
    }

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