代码随想录打卡:最小生成树

找到一条能够把所有点连接起来的最短路径

prim算法

用一个数组minDist来记录每一个节点距离最小生成树的最近距离,

用一个boolean数组visited记录节点是否加入最小生成树

算法流程:

  1. 选择离最小生成树最近的(minDist值最小),还没有加入最小生成树(visited为false)的节点

  2. 标记节点加入最小生成树(visited为true)

  3. 更新minDist中还没有加入最小生成树的节点的值

    用什么更新? --因为刚刚加入新的节点,用新节点到这些节点的距离更新

    (minDist[不是生成树的节点] = Math.min(graph[刚加入的节点][不是生成树的节点], minDist[不是生成树的节点]))

import java.util.*;

public class Main{
    public static int V;
    public static int E;
    public static int[][] graph;
    public static boolean[] visited;
    //minDist数组 用来记录 每一个节点距离最小生成树的最近距离
    public static int[] minDist;

    public static void main (String[] args) {
        /* code */
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        V = in.nextInt();
        E = in.nextInt();

        graph = new int[V+1][V+1];
        visited = new boolean[V+1];
        minDist = new int[V+1];
        Arrays.fill(minDist, 10001);

        //因为val>=0,所以要做一个二维数组的初始化
        for(int i=1; i<=V; i++){
            Arrays.fill(graph[i], -1);
        }

        for(int i=0; i<E; i++){
            int start = in.nextInt();
            int end = in.nextInt();
            int val = in.nextInt();
            graph[start][end] = val;
            //注意是无向图
            graph[end][start] = val;
        }

        prim();
        
        int result = 0;
        for(int i=2; i<=V; i++){
            result+=minDist[i];
        }
        System.out.println(result);
    }
    public static void prim(){
        // i循环的是次数,一共要做V次(把v个节点加入生成树)
        for(int i=0; i<V; i++){
            int min_val = Integer.MAX_VALUE;
            int cur = -1;
            //选择距离最小生成树最近的点加入最小生成树
            for(int j=1; j<=V; j++){
                if(!visited[j]&&minDist[j]<min_val){
                    min_val = minDist[j];
                    cur = j;
                }
            }
            //加入
            visited[cur]=true;
            //更新没加入最小生成树的节点到达最小生成树的距离
            for(int j=1; j<=V; j++){
                if(!visited[j]&&graph[cur][j]>=0)
                    minDist[j] = Math.min(graph[cur][j], minDist[j]);
            }
        }
    }
}

Kruskal

用到并查集的知识

  1. 用LinkedList记录所有的边,并按照权值排序

  2. 遍历有序(升序)的边:

    • 如果边的两个点不在同一个集合,则加入最小生成树(用result记录树的长度,所以result要+边长,且要把两个点并为同一个集合)
    • 如果在同一个集合,直接跳过这个边,看下一条边
import java.util.*;

public class Main{
    public static int V;
    public static int E;
    public static LinkedList<int[]> edges;
    public static int[] father;
    public static int result;

    public static void main (String[] args) {
        /* code */
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        V = in.nextInt();
        E = in.nextInt();

        edges = new LinkedList<>();
        father = new int[V+1];
        result = 0;
        for(int i=1; i<=V; i++){
            father[i] = i;
        }
        for(int i=0; i<E; i++){
            int start = in.nextInt();
            int end = in.nextInt();
            int val = in.nextInt();
            edges.add(new int[]{start, end, val});
        }
        //List自定义排序规则!!!
        edges.sort(Comparator.comparingInt(o -> o[2]));
        kruskal();
        System.out.println(result);
    }
    public static int find(int u){
        if(u==father[u]) return u;
        else return father[u] = find(father[u]);
    }
    public static boolean isSame(int u, int v){
        u = find(u);
        v = find(v);
        return u==v;
    }

    public static void join(int u, int v) {
        u = find(u);
        v = find(v);
        father[v] = u;
    }

    public static void kruskal(){
        //V个节点,加V-1条边就行了,所以需要重复V-1次
        for(int i=1; i<V; i++){
            int[] edge = edges.removeFirst();
            while(isSame(edge[0], edge[1])){
                edge = edges.removeFirst();
            }
            result += edge[2];
            join(edge[0], edge[1]);
        }
    }
}
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