最小生成树是图论当中的重要知识,想要解决该类问题一般是有2种算法,分别是普利姆(Prim)算法和克鲁斯卡尔(Kruskal)算法。
1.普利姆(Prim)算法
Prim算法跟之前用来求最短路算法的Dijkstra算法极其相似,主要分为两种,分别是稠密图和稀疏图。稠密图我们可以采用朴素版的Prim算法,而稀疏图我们要使用堆优化版的Prim算法(使用频率不多,一般使用Kruskal算法),这两种的时间复杂度分别是O(n2)和O(mlogn)。
算法流程:
先将所有的距离初始化成正无穷,然后进行n次迭代,每次迭代先找到不在集合内(未标记的)的距离最小的点,然后用t更新这个点到集合的距离(Dijkstra算法中是更新这个点到起点的距离),最后将t加入到集合当中(标记t),就完成了。
代码实现:
题目大意:一个n个点m条边的无向稠密图,如果该图存在最小生成树,输出最小生成树的树边权重之和,否则输出impossible。
Code:
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#define N 510
#define INF 0x3f3f3f3f
using namespace std;
int n,m;
int g[N][N];
int dist[N];
bool st[N];
int prim(){
memset(dist,0x3f,sizeof dist);
int res=0;
for(int i=0;i<n;i++){
int t=-1;
for(int j=1;j<=n;j++)
if(!st[j]&&(t==-1||dist[t]>dist[j]))
t=j;
if(i&&dist[t]==INF) return INF;
if(i) res+=dist[t];
st[t]=true;
for(int j=1;j<=n;j++)
dist[j]=min(dist[j],g[t][j]);
}
return res;
}
int main(){
scanf("%d%d",&n,&m);
memset(g,0x3f,sizeof g);
while(m--){
int a,b,c;
scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
g[a][b]=g[b][a]=min(g[a][b],c);
}
int t=prim();
if(t==INF) printf("impossible");
else printf("%d\n",t);
return 0;
}
2.克鲁斯卡尔(Kruskal)算法
Kruskal与并查集有点相似,一般用作稀疏图,时间复杂度为O(mlogm)。
算法流程:
1.将所有边按权重从小到大排序 时间复杂度O(mlogm)
2.从小到大枚举每条边AB,权重为C。如果AB不连通,则将这一条边加入到这个集合中来
代码实现:
题目大意:一个n个点m条边的无向稀疏图,如果该图存在最小生成树,输出最小生成树的树边权重之和,否则输出impossible。
Code:
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#define N 100010
#define M 200010
#define INF 0x3f3f3f3f
using namespace std;
int n,m;
int p[N];
struct Edge{
int a,b,w;
bool operator<(const Edge &W)const{//重载运算符,可以写个cmp
return w<W.w;
}
}edges[M];
int find(int x){
if(p[x]!=x) p[x]=find(p[x]);
return p[x];
}
int kruskal(){
sort(edges,edges+m);
for(int i=1;i<=n;i++) p[i]=i;//初始化并查集
int res=0,cnt=0;
for(int i=0;i<m;i++){
int a=edges[i].a,b=edges[i].b,w=edges[i].w;
a=find(a),b=find(b);
if(a!=b){
p[a]=b;
res+=w;
cnt++;
}
}
if(cnt<n-1) return INF;
return res;
}
int main(){
scanf("%d%d",&n,&m);
for (int i=0;i<m;i++){
int a,b,w;
scanf("%d%d%d",&a,&b,&w);
edges[i]={a,b,w};
}
int t=kruskal();
if(t==INF) printf("impossible");
else printf("%d\n",t);
return 0;
}
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