最小生成树(图论)--3366lg【模版】

题目描述

如题,给出一个无向图,求出最小生成树,如果该图不连通,则输出orz

输入输出格式

输入格式:

第一行包含两个整数N、M,表示该图共有N个结点和M条无向边。(N<=5000,M<=200000)

接下来M行每行包含三个整数Xi、Yi、Zi,表示有一条长度为Zi的无向边连接结点Xi、Yi

输出格式:

输出包含一个数,即最小生成树的各边的长度之和;如果该图不连通则输出orz

输入输出样例

输入样例#1: 复制
4 5
1 2 2
1 3 2
1 4 3
2 3 4
3 4 3
输出样例#1: 复制
7

说明

时空限制:1000ms,128M

数据规模:

对于20%的数据:N<=5,M<=20

对于40%的数据:N<=50,M<=2500

对于70%的数据:N<=500,M<=10000

对于100%的数据:N<=5000,M<=200000

样例解释:

所以最小生成树的总边权为2+2+3=7

---------------------------------------------------这是分割线----------------------------------------------------------------

下面是算法介绍

Kruskal算法

1.概览

Kruskal算法是一种用来寻找最小生成树的算法,由Joseph Kruskal在1956年发表。用来解决同样问题的还有Prim算法和Boruvka算法等。三种算法都是贪婪算法的应用。和Boruvka算法不同的地方是,Kruskal算法在图中存在相同权值的边时也有效。

2.算法简单描述

1).记Graph中有v个顶点,e个边

2).新建图Graphnew,Graphnew中拥有原图中相同的e个顶点,但没有边

3).将原图Graph中所有e个边按权值从小到大排序

4).循环:从权值最小的边开始遍历每条边 直至图Graph中所有的节点都在同一个连通分量中

                if 这条边连接的两个节点于图Graphnew中不在同一个连通分量中

                                         添加这条边到图Graphnew

图例描述:

首先第一步,我们有一张图Graph,有若干点和边 

将所有的边的长度排序,用排序的结果作为我们选择边的依据。这里再次体现了贪心算法的思想。资源排序,对局部最优的资源进行选择,排序完成后,我们率先选择了边AD。这样我们的图就变成了右图

在剩下的变中寻找。我们找到了CE。这里边的权重也是5

依次类推我们找到了6,7,7,即DF,AB,BE。

下面继续选择, BC或者EF尽管现在长度为8的边是最小的未选择的边。但是现在他们已经连通了(对于BC可以通过CE,EB来连接,类似的EF可以通过EB,BA,AD,DF来接连)。所以不需要选择他们。类似的BD也已经连通了(这里上图的连通线用红色表示了)。

最后就剩下EG和FG了。当然我们选择了EG。最后成功的图就是右:

3.简单证明Kruskal算法

对图的顶点数n做归纳,证明Kruskal算法对任意n阶图适用。

归纳基础:

n=1,显然能够找到最小生成树。

归纳过程:

假设Kruskal算法对n≤k阶图适用,那么,在k+1阶图G中,我们把最短边的两个端点a和b做一个合并操作,即把u与v合为一个点v',把原来接在u和v的边都接到v'上去,这样就能够得到一个k阶图G'(u,v的合并是k+1少一条边),G'最小生成树T'可以用Kruskal算法得到。

我们证明T'+{<u,v>}是G的最小生成树。

用反证法,如果T'+{<u,v>}不是最小生成树,最小生成树是T,即W(T)<W(T'+{<u,v>})。显然T应该包含<u,v>,否则,可以用<u,v>加入到T中,形成一个环,删除环上原有的任意一条边,形成一棵更小权值的生成树。而T-{<u,v>},是G'的生成树。所以W(T-{<u,v>})<=W(T'),也就是W(T)<=W(T')+W(<u,v>)=W(T'+{<u,v>}),产生了矛盾。于是假设不成立,T'+{<u,v>}是G的最小生成树,Kruskal算法对k+1阶图也适用。

由数学归纳法,Kruskal算法得证。

-----------------------------------又是一条分割线--------------------------------------------------------------------------

其实

很好弄懂的

而且

这个模版题

真的很基础很基础

但是

我还是写了好久

主要原因吧

还是掌握不牢

逻辑经常搞乱

要多刷几道才可以哇

---------------------------------又又又是分割线----------------------------------------------------------------------------

#include<cstdio>
#include<algorithm>
using namespace std;

int n,m,ans; //ans累计最小生成树的总长
int fa[200000]; //为每一个节点的 父节点 开一个数组;

struct mo
{
int x,y,z;
}a[200000]; //开一个结构体 z是一条边 x是(起)节点 y是(末)节点 备注 因为是无向树 所以其实是没有方向的 但为了好区分 才分成(起 末)

bool cmp(mo x,mo y)
{
return x.z<y.z;
} //纯是为了sort排序用的 将每一条边的长度排序

int getfa(int x) //寻找根节点 (最大的boss)
{
if(fa[x] == x)
return fa[x]; //如果某一个节点的父节点就是他自己的话 他自己本身就是根节点(自己就是 最大的boss)
else
return fa[x]=getfa(fa[x]); //它的根节点就是它父节点的根(父节点的父节点的....)节点
} //这样每一个节点的根节点就知道了 就可以很容易的判断出来 某两个节点是不是同根的

/*void merge(int x,int y)
{
int s1=getfa(x),s2=getfa(y);
if(s1 == s2)
return;
else
if(s1<s2)
fa[x]=s2;
else
fa[y]=s1;
}
*/
int main()
{
scanf("%d%d",&n,&m); //n个节点 m个边
for(int i=1;i<=m;i++)
{
scanf("%d%d%d",&a[i].x,&a[i].y,&a[i].z); //按边的数量循环输入 输入每个边的两个节点和边的长度
}

sort(a+1,a+m+1,cmp); //把边的长度排序

for(int i=1;i<=n;i++)
{
fa[i]=i; //先让每一个节点的父节点(根节点都是自己)
}

for(int i=1;i<=m;i++)
{
int l=getfa(a[i].x);
int r=getfa(a[i].y);
if(l != r) //比较同一个边的根节点 不相同就合并 也只有两个节点的根节点不相同的 边 才可取
{
fa[l]=r;
ans+=a[i].z;
} //根节点相同的不可取
}
if(ans != 0)
printf("%d",ans);
else
printf("orz");
return 0;
}

原文地址:https://www.cnblogs.com/darlingroot/p/10295151.html