首先介绍一下什么是树:
给出自己的定义:n点,n-1条边,联通就是树,(具体证明参见离散数学,不赘述)
可能与本算法有关的性质:两点之间又切仅有一条路!!!
好了,接下来开始讲什么是最小生成树,就是在一个连通图里面在保持连通的性质下进行删边,并且在所有删边后的图里面的边总权值最小的图就是最小生成树,很好理解,假如现在删的还剩n条边,那么一定会有一条多余的边,删掉这个边总权值会进一步减小,所以无论怎么删除,最后结果的都会是一个树,只是得到的这些树的总权值不一样,我们要解决的问题是怎么获得这些树中总权值最小的那个。
关于最小生成树有一些实际应用,其中最典型的是有一些村庄,他们之间可以修互相直达的路,给你任意两个村庄之间修路的代价,问你如何用最小的代价把所有村庄连起来,嘻嘻
介绍一下Prim算法的基本思想:贪心!
没错,又是贪心,prim算法从点出发,首先创建一个空集合,初始化元素全为极大值的数组len用于表示各个点到集合里任意一个点的最小路径值,然后随便选一个点扔进集合,然后用这个点更新和他相连的点的len数组值,然后找出下一个没有进集合但是离集合最近的一个点进入集合,并且用新进入的点更新len值!
是不是有些熟悉啊,有点像什么!对!这不是迪杰斯特拉吗!只不过迪杰斯特拉的len数组存的是到固定点的最小路径,这里存的是到集合的最小值
如果没有理解,没有关系,看图!
先把C进集合,此时A离集合最短,A进集合,此时lenB为5,lenD为7,lenE为5,选择B或E进入集合,这里选的B,然后F,E,D依次进入集合,所有点都进入集合了,算法结束!
想必大家都看出来了,最小生成树可能不是唯一的,一个图可能拥有不少的最小生成树,但是他们在连通性质和总权值上是等价的哈
下面上代码,没看懂的小可爱或者不知道如何代码实现的看下!其实一直觉得看有注释的代码才最好理解,因为有各种细节,光是讲思路还是太抽象了
void int prim()
{
memset(len,0x3f,sizeof(len));
//先把len数组赋值为极大值
len[u]=0;//到自己的值当然为0
int now;//接下来要加入集合的点
int tot=0;//tot用于记录有几个点在集合里
while(tot<n)//当还没全部进入集合时就要去找下一个点
{
int minn=len[0];//把minn置为极大值,len[0]不会被更新因为没有0这个点(点从1开始,我这样写只是为了偷懒,只要理解这里赋极大值就可)
for(int i=1;i<=n;++i)//遍历所有点
{
if(!used[i]&&minn>dis[i])//找出那个不在集合里面但是又离集合最近的点
{
minn=len[i];
now=i;
}
}
used[now]=1;//标记点已经走过
tot++;//表示集合里的点数+1
for(int i=head[now];i;i=bian[i].qian)//以此点为中转
{
int v=bian[i].wei;//v是与now相连的点
if(len[v]>bian[i].quan&&!used[v])//如果不在集合里并且可以更新len
{
len[v]=bian[i].quan;//那就更新
}
}
}
}
很容易就能看出,这个算法的复杂度是n二次方的,不知道大家是否还记得dji的优化算法,哈哈,这里依旧适用,可以优化到nlogn,具体就不详述了,可以去看看我关于堆优化的dji的讲解,多说一句,这个算法适合点少边多的图,如果点特别多这个算法还是不太行,毕竟是一个个找点的算法,下篇介绍克鲁斯卡尔算法,是适合点多边少的一个算法!