最小生成树

最小生成树问题是指给定一个带权的无向图,删除一些边使得这个无向图变成一棵树,并且权值之和最小。

解决此类问题的方法主要有两种:Prim算法,Kruskal算法

Prim 算法

从一个点开始,逐步扩展,每次选择权值最小的相连的边,保证不出环,直到顶点总数等于图中所有顶点个数,组成最小生成树

例题 最小生成树

P3366 【模板】最小生成树

cpp 复制代码
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int fa[500005],n,m,ans,cnt;
int vis[100005],dis[100005],g[5005][5005];
void prim(){
	memset(vis,0,sizeof vis);
	memset(dis,0x3f,sizeof dis);
	dis[1]=0;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		int t=-1;
		for(int j=1;j<=n;j++){
			if(!vis[j]&&(t==-1||dis[j]<dis[t])){
				t=j;
			}
		}
		if(dis[t]==0x3f3f3f3f){
			printf("orz\n");
			return ;
		}
		vis[t]=1;
		ans+=dis[t];
		for(int j=1;j<=n;j++){
			if(dis[j]>g[t][j]&&!vis[j]){
				dis[j]=g[t][j];
			}
		}
	}
	printf("%d\n",ans);
}
int main(){
	scanf("%d%d",&n,&m);
	memset(g,0x3f,sizeof g);
	for(int i=1;i<=m;i++){ 
		int xx,yy,zz;
		scanf("%d%d%d",&xx,&yy,&zz);
		if(g[xx][yy]==0x3f3f3f3f){
			g[xx][yy]=zz;
			g[yy][xx]=zz;
		}
		else{
			g[xx][yy]=min(zz,g[xx][yy]);
			g[yy][xx]=min(zz,g[yy][xx]);
		}
	}
	prim();
	return 0;
}

Kruskal 算法

把所有边都从小到大排好序,从小到大逐个放入树,保证不能出环,直至树中结点总个数等于原无向图顶点数

例题 最小生成树

P3366 【模板】最小生成树

cpp 复制代码
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int fa[100005],n,m,ans,cnt;
struct node{
	int x,y,z;
}a[200005];
int Find(int x){
	if(fa[x]==x){
		return x;
	}
	return fa[x]=Find(fa[x]);
}
bool cmp(node aa,node bb){
	return aa.z<bb.z;
}
int kruskal(){
	sort(a+1,a+m+1,cmp);
	for(int i=1;i<=m;i++){
		int xx=Find(a[i].x);
		int yy=Find(a[i].y);
		if(xx==yy){
			continue;
		}
		ans+=a[i].z;
		fa[yy]=xx;
		if(++cnt==n-1){
			return ans;
		}
	}
	return -1;
}
void Init(){
	for(int i=1;i<=n;i++){
		fa[i]=i;
	}
}
int main(){
	scanf("%d%d",&n,&m);
	Init();
	for(int i=1;i<=m;i++){
		scanf("%d%d%d",&a[i].x,&a[i].y,&a[i].z);
	}
	if(kruskal()==-1){
		printf("orz\n");
		return 0;
	}
	printf("%d\n",ans);
	return 0;
}

Build

给定几个城镇的坐标,要让它们联通起来,在它们间

cpp 复制代码
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
long long fa[500005],n,ans,cnt;
struct node2{
	long long x,y,z;
}b[500005];
struct node{
	long long x,y,z;
}a[500005];
long long Find(long long x){
	if(fa[x]==x){
		return x;
	}
	return fa[x]=Find(fa[x]);
}
bool cmp1(node2 aa,node2 bb){
	return aa.x<bb.x;
}
bool cmp2(node2 aa,node2 bb){
	return aa.y<bb.y;
}
bool cmp(node aa,node bb){
	return aa.z<bb.z;
}
void kruskal(){
	sort(a+1,a+2*n+1,cmp);
	for(int i=1;i<=2*n;i++){
		long long x=a[i].x;
		long long y=a[i].y;
		long long xx=Find(x);
		long long yy=Find(y);
		if(xx==yy){
			continue;
		}
		fa[xx]=yy;
		ans+=a[i].z;
		cnt++;
		if(cnt==n-1){
			return ;
		}
	}
}
void Init(){
	for(int i=1;i<=n;i++){
		fa[i]=i;
	}
}
int main(){
	scanf("%lld",&n);
	Init();
	for(int i=1;i<=n;i++){ 
		scanf("%lld%lld",&b[i].x,&b[i].y);
		b[i].z=i;
	}
	sort(b+1,b+n+1,cmp1);
	for(int i=1;i<n;i++){
		a[i].x=b[i].z;
		a[i].y=b[i+1].z;
		a[i].z=b[i+1].x-b[i].x;
	}
	sort(b+1,b+n+1,cmp2);
	for(int i=1;i<n;i++){
		a[i+n].x=b[i].z;
		a[i+n].y=b[i+1].z;
		a[i+n].z=b[i+1].y-b[i].y;
	}
	kruskal();
	printf("%lld\n",ans);
	return 0;
}
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