在图论中,最小生成树是一个重要的概念,它是一个连通图的子图,包含图中的所有节点,并且边的权重之和最小。 Prim 算法和 Kruskal 算法是两种常用的最小生成树算法。本篇博客将重点介绍这两种算法的原理、应用场景以及使用 Python 实现,并通过实例演示每一行代码的运行过程。
在一给定的无向图 G = ( V , E ) G = (V, E) G=(V,E) 中, ( u , v ) (u, v) (u,v)代表连接顶点 u u u 与顶点 v v v 的边,而 w ( u , v ) w(u, v) w(u,v) 代表此边的权重,若存在 T T T 为 E E E 的子集且为无循环图,使得 w ( T ) w(T) w(T) 最小,则此 T T T 为 G G G 的最小生成树,因为 T T T是由图 G G G产生的。
上一篇:加权无向图的实现 加权无向图----Kruskal算法实现最小生成树 图的生成树是它的一棵含有其所有顶点的无环连通子图,加权图的最小生成树(MST)是它的一棵权值最小的生成树。 切分:图的一种切分是将图的所有顶点分为两个非空且不重合的两个集合。横切边是一条连接两个属于不同集合的顶点的边。 切分定理:在一幅加权图中,给定任意的切分,它横切边中权重最小者必然属于图的最小生成树。 切分定理是解决最小生成树问题的所有算法的基础。 Prim算法能够得到任意加权连通无向图的最小生成树。 数据结构设计: 采用一
像图论算法这种高级算法虽然不算难,但是阅读量普遍比较低,我本来是不想写 Prim 算法的,但考虑到算法知识结构的完整性,我还是想把 Prim 算法的坑填上,这样所有经典的图论算法就基本完善了。
在之前的文章中已经详细介绍了图的一些基础操作。而在实际生活中的许多问题都是通过转化为图的这类数据结构来求解的,这就涉及到了许多图的算法研究。
最小生成树( Minimum Spanning Tree , MST )是图论中的一个重要问题,涉及到在一个加权连通图中找到一棵包含所有节点且边的权重之和最小的树。最小生成树问题在许多实际应用中都有重要作用,例如通信网络设计、电路板布线、城市规划等。在本篇博客中,我们将深入探讨最小生成树算法的优化和应用,主要关注两个著名的算法: Prim 算法和 Kruskal 算法。
Dijkstra’s algorithm(迪杰斯特拉算法)是一种用于求解单源最短路径问题的经典算法。该算法可以计算从单个起始节点到图中所有其他节点的最短路径。Dijkstra’s algorithm适用于没有负权边的有向或无向带权图。
克鲁斯卡尔算法是一种求解最小生成树问题的算法,其在电子文档管理系统中可以用于优化文档的管理和存储。
前言 春节将至,提前祝大家新春快乐,万事如意。今天介绍无向图最小生产树。 无向图最小生成树问题描述 一个无向图G的最小生成树就是由该图的那些链接G的所有顶点的边构成的树,其总价值最低。 最小生成树存在当且仅当图是连通的。为了简便考虑, 下面的算法都是假设图是连通的。 无向图最小生成树有两个典型的算法Prim和Kruskal,下面分别介绍。 Prim算法 算法核心思想 以贪婪策略,一步一步将关联顶点增加到树上。 算法介绍 算法的每一阶段都是通过: 选择一条边(u,v)使得(u,v)的值是所有u在树上但v不在树
最小生成树:一个有 n 个结点的连通图的生成树是原图的极小连通子图,且包含原图中的所有 n 个结点,并且有保持图连通的最少的边。根据定义可知对于一个有V个顶点的图来说,其最小生成树定包含V个顶点与V-1条边。反过来如果一个图的最小生成树存在,那么图一定是连通图。 对于最小生成树算法最著名的有两种:Prim算法与Kruskal算法。
克鲁斯卡尔算法是一种用于解决最小生成树问题的贪心算法。在电脑监控软件中,可以将网络节点之间的连接关系抽象为一张图,然后使用克鲁斯卡尔算法来寻找最小生成树,即最小的连接所有节点的路径。
克鲁斯卡尔算法是一种用于解决最小生成树问题的贪心算法。在文档管理软件中,可以将网络节点之间的连接关系抽象为一张图,然后使用克鲁斯卡尔算法来寻找最小生成树,即最小的连接所有节点的路径。
若图中顶点数为n,则它的生成树含有n-1条边。对生成树而言,若砍去它的一条边,则会变成非连通图,若加上一条边则会形成一个回路。
上篇博客我们聊了图的物理存储结构邻接矩阵和邻接链表,然后在此基础上给出了图的深度优先搜索和广度优先搜索。本篇博客就在上一篇博客的基础上进行延伸,也是关于图的。今天博客中主要介绍两种算法,都是关于最小生成树的,一种是Prim算法,另一个是Kruskal算法。这两种算法是很经典的,也是图中比较重要的算法了。 今天博客会先聊一聊Prim算法是如何生成最小生成树的,然后给出具体步骤的示例图,最后给出具体的代码实现,并进行测试。当然Kruskal算法也是会给出具体的示例图,然后给出具体的代码和测试用例。当然本篇博客中
最小生成树算法用于在一个连通加权无向图中找到一个生成树,使得生成树的所有边的权重之和最小。最小生成树问题在许多实际应用中都有重要的作用,例如网络设计、电力传输等。
带权图:边赋以权值的图称为网或带权图,带权图的生成树也是带权的,生成树T各边的权值总和称为该树的权。
图的“多对多”特性使得图在结构设计和算法实现上较为困难,这时就需要根据具体应用将图转换为不同的树来简化问题的求解。
由一个带权值的联通图到一个最小生成树的过程,其实就是从图的所有边中挑出一部分边用来组成树的过程,所以关键在于如何挑选边。
一个连通的生成树是图中的极小连通子图,它包括图中的所有顶点,并且只含尽可能少的边。这意味着对于生成树来说,若砍去它的一条边,就会使生成树变成非连通图;若给它添加一条边,就会形成图中的一条回路。
Farmer John has been elected mayor of his town! One of his campaign promises was to bring internet connectivity to all farms in the area. He needs your help, of course. Farmer John ordered a high speed connection for his farm and is going to share his connectivity with the other farmers. To minimize cost, he wants to lay the minimum amount of optical fiber to connect his farm to all the other farms. Given a list of how much fiber it takes to connect each pair of farms, you must find the minimum amount of fiber needed to connect them all together. Each farm must connect to some other farm such that a packet can flow from any one farm to any other farm. The distance between any two farms will not exceed 100,000.
该文章是一篇技术文章,主要介绍了如何通过编辑距离算法实现文本相似度的计算。文章首先介绍了编辑距离算法的原理,然后详细讲解了基于编辑距离的文本相似度计算方法,并给出了具体的实现代码。最后,文章还探讨了编辑距离算法在技术社区中的应用,包括相似度计算和相似问答系统。
应用图解决现实问题是我们使用图这种数据结构的原因所在。 最小生成树是图的应用中很常见的一个概念,一个图的最小生成树不是唯一的,但最小生成树的边的权值之和纵使唯一的。最小生成树的算法主要有Prim算法和Kruskal算法。这两种算法都是基于贪心算法策略(只考虑眼前的最佳利益,而不考虑整体的效率)。 拓扑排序是指由一个有向无环图的顶点组成的序列,此序列满足以下条件:
在上一篇文章中,我们看了一下图的遍历算法,主要是对图的深度优先遍历和图的广度优先遍历算法思想的介绍。接下来让我们来看一下图的最小声成树算法。
PHP数据结构(十一)——图的连通性问题与最小生成树算法(1) (原创内容,转载请注明来源,谢谢) 一、连通分量和生成树 1、无向图 设E(G)为连通图G的所有边的集合,从图的任意一点出发遍历图,可以将E(G)分为T(G)和B(G),T表示已经遍历过的边的集合,B表示剩余边的集合。因此,T与图G的所有顶点构成的极小连通子图,就是G的一棵生成树。由深度优先搜索的称为深度优先生成树;由广度优先搜索的称为广度优先生成树。 2、有向图 有向图和无向图类似。有向图的强连通分量,是对图进行深度优先遍历,遍历完成后,
上一篇文章,我们讲了图的创建和遍历,其中遍历的算法主要有BFS(广度优先算法)和DFS(深度优先算法)两种,并且DFS算法对很多问题都有很好的启示!而今天我们要说一个非常实用的算法——最小生成树的建立!这是图论中一个经典问题,可以使用Kruskal和Prim两种算法来进行实现!
连通图中的每一棵生成树,都是原图的一个极大无环子图,即:从其中删去任何一条边,生成树就不在连通;反之,在其中引入任何一条新边,都会形成一条回路。
"村村通"是国家一个系统工程,其包涵有:公路、电力、生活和饮用水、电话网、有线电视网、互联网等等。
此算法可以称为“加边法”,初始最小生成树边数为0,每迭代一次就选择一条满足条件的最小代价边,加入到最小生成树的边集合里。
它的最小生成树是什么样子呢?下图绿色加粗的边可以把所有顶点连接起来,又保证了边的权值之和最小:
连通图:无向图G中,若从顶点i到顶点j有路径相连,则称i,j是连通的;如果G是有向图,那么连接i和j的路径中所有的边都必须同向;如果图中任意两点之间都是连通的,那么图被称作连通图。
练习题: LeetCode 1135. 最低成本联通所有城市(最小生成树+排序+并查集) LeetCode 1489. 找到最小生成树里的关键边和伪关键边(并查集+kruskal最小生成树)
通俗易懂的讲就是最小生成树包含原图的所有节点而只用最少的边和最小的权值距离。因为n个节点最少需要n-1个边联通,而距离就需要采取某种策略选择恰当的边。
给定一个带权的无向连通图,能够连通该图的全部顶点且不产生回路的子图即为该图的生成树;
从边赋权图上选择一部分边得到一个子图,子图与原图具有共同的顶点,子图的边是原图的边的子集,且子图具有最小的开销(边的权值之和最小),符合这样要求的子图称作最小生成树,这类问题称作最小生成树问题。
排序算法是一类用于对一组数据元素进行排序的算法。根据不同的排序方式和时间复杂度,有多种排序算法。常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等。
生成树:给定无向图G=(V,E),连接G中所有点,且边集是E的n-1条边构成的无向连通子图称为G的生成树(Spanning Tree),而边权值总和最小的生成树称为最小生成树(Minimal Spanning Tree,MST)。
快要一整个月没有更新博客了,之前的几周每周都想着要写,但是最后时间还是排不开,最近的状态是一直在写代码,一直在怼工作的需求,顺便刷刷算法题,国庆则是没心没肺的玩了七八天,时间这么一分摊,写博客的时间总是挤不出来,罪过罪过。
前言 在数据结构与算法的图论中,(生成)最小生成树算法是一种常用并且和生活贴切比较近的一种算法。但是可能很多人对概念不是很清楚,什么是最小生成树? 一个有 n 个结点的连通图的生成树是原图的极小连通子
Prim算法 1.概览 普里姆算法(Prim算法),图论中的一种算法,可在加权连通图里搜索最小生成树。意即由此算法搜索到的边子集所构成的树中,不但包括了连通图里的所有顶点(英语:Vertex (graph theory)),且其所有边的权值之和亦为最小。该算法于1930年由捷克数学家沃伊捷赫·亚尔尼克(英语:Vojtěch Jarník)发现;并在1957年由美国计算机科学家罗伯特·普里姆(英语:Robert C. Prim)独立发现;1959年,艾兹格·迪科斯彻再次发现了该算法。因此,在某些场合,普里姆算
No.17期 最小生成树(一) Mr. 王:我们再来讲一个时间亚线性算法——最小生成树问题。这里先简单介绍一下树的概念。 小可:那什么是树呢? Mr. 王:树的简单定义,就是一个没有回路的连通无向图。
前言 A wise man changes his mind,a fool never. Name:Willam Time:2017/3/1
PHP数据结构(十一)——图的连通性问题与最小生成树算法(2) (原创内容,转载请注明来源,谢谢) 再次遇到微信公众号限制字数3000字的问题。因此将Kruskal算法放于本文中进行描述。本文接上一篇文章。 4、Kruskal算法 1)该算法的时间复杂度为O(eloge),e表示边的数目,即该算法的时间复杂度和顶点数目无关。该算法适用于边数较少的稀疏网。 2)算法内容 假设N={V, {E}}是连通网,算法初始状态为包含图中的所有的点,没有边的T=(V, {
连通图中的每一棵生成树,都是原图的一个极大无环子图,即:从其中删去任何一条边,生成树就不再连通;反之,在其中引入任何一条新边,都会形成一条回路。
生成式句法分析指的是,生成一系列依存句法树,从它们中用特定算法挑出概率最大那一棵。句法分析中,生成模型的构建主要使用三类信息:词性信息、词汇信息和结构信息。前二类很好理解,而结构信息需要特殊语法标记,不做考虑。
在上一篇文章当中,我们主要学习了最小生成树的Kruskal算法。今天我们来学习一下Prim算法,来从另一个角度来理解一下这个问题。
一个连通图可能有多棵生成树,而最小生成树是一副连通加权无向图中一颗权值最小的生成树,它可以根据Prim算法和Kruskal算法得出,这两个算法分别从点和边的角度来解决。
Prim 算法可以称为“加点法”,每次迭代选择代价最小的边对应的点,加入到最小生成树中,算法从某一个顶点开始,逐渐长大覆盖整个连通网的所有顶点。
连通网的最小生成树算法: 1.普里姆算法——”加点法”。 假设N=(V,{E})是连通网,TE为最小生成树的边集合。 (1)初始U={u0}(u0∈V),TE=φ; (2)在所有u∈U, v∈V-U的边(u,v)中选择一条代价最小的边(u0,v0)并入集合TE,同时将v0并入U;(并修正U-V中各顶点到U的最短边信息) (3)重复步骤(2),直到U=V为止。 此时,TE中含有n-1条边,T=(V,{TE})为N的最小生成树。 普里姆算法是逐步向U中增加顶点的“加点法”。
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