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  • 最小生成树

    给定一个无向图,每条边有一个非负权值。求这个图中最小生成树的所有边的权值之和。生成树是指包含图中所有节点的一棵树,而最小生成树则指一棵所有边的权值之和最小的生成树。

    输入

    第一行包含两个数,n和m,其中n为节点数,m为边数。下面m行,每行三个非负整数a、b和c,a, b<n,表示a和b之间有一条权值为c的边。

    输出

    输出一个数,表示一棵最小生成树所有边的权值之和。

    样例输入 Copy

    5 8
    0 1 1
    0 2 2
    0 3 5
    0 4 7
    1 2 0
    2 3 15
    2 4 25
    1 4 100
    

    样例输出 Copy

    13
    

    提示


    对于30%的数据,m≤10;
    对于50%的数据,m≤1000;
    对于100%的数据,m≤100000,c≤2000。
     
    算法:

    Kruskal(克鲁斯卡尔)算法开始时,认为每一个点都是孤立的,分属于n个独立的集合。

    5个集合{ {1},{2},{3},{4},{5} }

    生成树中没有边

    Kruskal每次都选择一条最小的边,而且这条边的两个顶点分属于两个不同的集合。将选取的这条边加入最小生成树,并且合并集合。

    第一次选择的是<1,2>这条边,将这条边加入到生成树中,并且将它的两个顶点1、2合并成一个集合。

    4个集合{ {1,2},{3},{4},{5} }

    生成树中有一条边{ <1,2> }

    第二次选择的是<4,5>这条边,将这条边加入到生成树中,并且将它的两个顶点4、5合并成一个集合。

    3个集合{ {1,2},{3},{4,5} }

    生成树中有2条边{ <1,2> ,<4,5>}

    第三次选择的是<3,5>这条边,将这条边加入到生成树中,并且将它的两个顶点3、5所在的两个集合合并成一个集合  

    2个集合{ {1,2},{3,4,5} }

    生成树中有3条边{ <1,2> ,<4,5>,<3,5>}

    第四次选择的是<2,5>这条边,将这条边加入到生成树中,并且将它的两个顶点2、5所在的两个集合合并成一个集合。  

    1个集合{ {1,2,3,4,5} }

    生成树中有4条边{ <1,2> ,<4,5>,<3,5>,<2,5>}

      算法结束,最小生成树权值为19。

      通过上面的模拟能够看到,Kruskal算法每次都选择一条最小的,且能合并两个不同集合的边,一张n个点的图总共选取n-1次边。因为每次我们选的都是最小的边,所以最后的生成树一定是最小生成树。每次我们选的边都能够合并两个集合,最后n个点一定会合并成一个集合。通过这样的贪心策略,Kruskal算法就能得到一棵有n-1条边,连接着n个点的最小生成树。

      Kruskal算法的时间复杂度为O(E*logE),E为边数。

    int Find(int x) 并差集 压缩路径
    
    {if(fa[x]==x) return x;fa[x]=Find(fa[x]);}
    
     
    
    FORa(i,1,n) fa[i]=i; 初始化,将父亲指向自己
    
    sort(edge+1,edge+1+n,cmp);排序
    
    FORa(i,1,m)
    
    {
    
    t1=Find(edge[i].from);t2=Find(edge[i].to);
    
    if(t1!=t2) 并差集合并
    
    cnt++,fa[t1]=t2,ans+=edge[i].dis;
    
    if(cnt==n-1)
    
    cout<<ans;return;

    本题代码:

    #include<bits/stdc++.h> 
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    inline int read()
    {
        int x=0;char ch=getchar();
        while(ch<'0'||ch>'9')ch=getchar();
        while(ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
        return x;
    }
    const int maxn=1e6+100;
    int pre[maxn],n,m;
    struct node{
        ll u,v,w;
    }a[maxn];
    bool cmp(node x,node y){
        return x.w<y.w;
    } 
    void inint(){
        for(int i=0;i<=n;i++){
            pre[i]=i;
        }
    }
    int find(int h)//找根? 
    {    
        return pre[h]==h?h:pre[h]=find(pre[h]); 
    }
    int merge(node n){
        int x=find(n.u);
        int y=find(n.v);
        if(x!=y){
            pre[x]=y;
            return 1;
        }
        return 0;
    } 
    int main(){
        cin>>n>>m;
        inint();
        for(int i=1;i<=m;i++){
            a[i].u=read();
            a[i].v=read();
            a[i].w=read();
        }
        sort(a+1,a+m+1,cmp);
        ll num=0,ans=0; 
        for(int i=1;i<=m&&num<=n-1;i++)
        {
            if(merge(a[i])==1)
            {
                num++;
                ans+=a[i].w;
            }
        }
        printf("%lld
    ",ans);
    }

    克鲁斯卡尔

    1. 并查集加排序
    2. 预处理,现将所有的节点的父亲指向自己
    3. 输入m条边,切记,只需要m条边
    4. 按每一条边的权值排序
    5. 最后并查集来查询,看是否加入到生成树中,注意并查集模板是这样写的

    int Find(int x){if(fa[x]==x) return fa[x];  return fa[x]=Find(fa[x]);

    1. 最后查看是否是构造了一颗n个点,n-1条边的最小生成树

    普里姆

    1. 对于构造边,就使用链式前向星,但是对于边的话就需要开两倍
    2. 初始化,将dis[](这个点到最小生成树的最近的距离)赋值为一个极大的值,但是不能超过INF的二分之一,即为memset(dis,63,sizeof (dis))为一个较大的值,memset赋值的时候需要赋值为2的x次方-1
    3. 再用一个pair来储存队列节点的信息,宏定义 #define pair<int,int> pp
    4. 放入优先队列priority_queue<pp,vector<pp>,greater<pp> >  q; 小根堆,默认为大根堆
    5. 两个连着的尖括号之间需要打空格
    6. Pair的比较,先比较first,在比较second,所以将dis存入first,u存入second
    7. 最外层循环为队列不为空且最小生成树还没有构建好while(!q.empty()&&cnt<n)
    8. 接着,退出队列中的对头,查看是否出现过,没有出现过就将此点打标记,cnt++,答案加上这条边的权值,扩散连接它的边,放入队列

    普里姆的算法就是最短路的贪心思想

    #include<cstdio>
    #include<queue>
    #include<cstring>
    #include<utility>
    #include<algorithm>
    #define FORa(i,s,e) for(i=s;i<=e;i++)
    #define R register int
    using namespace std;
    
    int n,m,cnt,ans,head[5005],dis[5005],bz[5005];
    struct Edge
    {
        int next,to,dis;
    }edge[400005];
    int num_edge;
    void Add_edge(int from,int to,int dis)
    {
        edge[++num_edge]=(Edge){head[from],to,dis};
        head[from]=num_edge;
    }
    typedef pair <int,int> pp;
    priority_queue <pp,vector<pp>,greater<pp>> q;//first dis     second u
    void Prim()
    {
        pp ft;
        dis[1]=0;
        q.push(make_pair(0,1));
        while(!q.empty()&&cnt<n)
        {
        ft=q.top(),q.pop();
            if(bz[ft.second]) continue;
            cnt++,ans+=ft.first,bz[ft.second]=1;
            for(R i=head[ft.second];i;i=edge[i].next)
                if(dis[edge[i].to]>edge[i].dis)
                    dis[edge[i].to]=edge[i].dis,q.push(make_pair(dis[edge[i].to],edge[i].to));
        }
    }
    int main()
    {
        memset(dis,127,sizeof(dis));
        R from,to,fdis;
        scanf("%d%d",&n,&m);
        for(R i=1;i<=m;i++)
        {
            scanf("%d%d%d",&from,&to,&fdis);
            Add_edge(to,from,fdis),Add_edge(from,to,fdis);
        }
        Prim();
        if (cnt==n)printf("%d",ans);
        else printf("orz");
    }
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/lipu123/p/13302967.html
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