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最小生成树(Prim算法)

2016-12-09 20:04 176 查看
算法分析:

prim算法适合稠密图,时间复杂度为O(n^2),时间复杂度与边的条数无关。

概念:

边带有权值的图称为带权图或者网,带权图的生成树也是带权的,生成树T各边的权值总和称为该树的权。

1.最小生成树(MST):权值最小的生成树。

2.构造最小生成树应该满足一下两个性质:

尽可能的选取权值小的边,但是不能构成回路。

选取n-1条恰当的边连通n个顶点。

MST性质:

假设G=(V,E)是一个连通网,U是顶点V的一个非空子集。若(u,v)是一条具有最小权值的边,其中u∈U,v∈V-U,则必存在一棵包含边(u,v)的最小生成树。(U是待完成的最小生成树的点的集合)

基本思路:

假设G=(V,E)是连通的,TE是G上最小生成树中边的集合。算法的开始状态是U={u0}(u0∈V),TE={}。重复执行以下的操作:

在所有的u∈U,v∈V-U的边(u,v)∈E中找一条权值最小的边(u0,v0)加入集合TE中,同时v0放入U中,直到V=U为止。

模板代码:

#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#define maxn 1005

using namespace std;
const int INF = 0x3f3f3f3f;

int sum;
int _cout;
int e[maxn][maxn];
bool vis[maxn]; //记录每一个结点是否已经在最小生成树中,如果已经被放入,则为true
int dis[maxn];  //保存临时距离的数组
int min_w;

int main()
{
int n,m; //n表示结点的数量,m表示给出的信息量;
int t1,t2,t3; //设置3个临时变量
int node; //保存临时结点

while(scanf("%d %d",&n,&m) == 2)
{
//数组初始化
memset(vis,false,sizeof(vis));

sum = 0;
_cout = 0;
//初始化邻接矩阵,对角线上的元素表示点自身,所以初始化为0,其他的初始化为一个极大值
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;
}
}
//读取数据
for(int i=1;i<=m;i++)
{
scanf("%d %d %d",&t1,&t2,&t3);
//无向图对称化处理
e[t1][t2] = t3;
e[t2][t1] = t3;
}

for(int i=1;i<=n;i++)
{
dis[i] = e[1][i];
//先把1结点放进最小生成树,dis数组记录了从1结点到其他结点的权值
}
vis[1] = true;
//下面开始构建最小生成树
for(int i=2;i<=n;i++)  //第一个结点已经放入最小生成树,因此遍历起始点从2开始
{
min_w = INF;     //把最小权重表示为一个最大值,因为在下面的比较中会存在权重为INF的边
for(int j=1;j<=n;j++)
{
if(dis[j] < min_w && !vis[j])
{
min_w = dis[j];   //遍历找到最小权值边
node = j; //保存并更新具有最小权值的结点
}
}
vis[node] = true;

sum += min_w;
for(int j=1;j<=n;j++)
{
/*每次插入一个点都要进行更新dis数组的值,
dis数组保存的是当前最小生成树的所有结点中到结点j的最小权值
*/
if(!vis[j] && dis[j] > e[node][j])
dis[j] = e[node][j];
}
}
printf("%d\n",sum);

}
return 0;
}
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