[算法系列之二十七]Kruskal最小生成树算法

简介

求最小生成树一共有两种算法,一个是就是本文所说的Kruskal算法,另一个就是Prime算法。在详细讲解Kruskal最小生成树算法之前,让我们先回顾一下什么是最小生成树。

我们有一个带权值的图,我们要求找到一个所有生成树中具有最小权值的生成树。如下图所示,T是图G的生成树。但不是具有最小权值的生成树。

我们可以把他们想象成一组岛屿和连接它们的可能的桥梁。当然修桥是非常昂贵和费时的,所以我们必须要知道建设什么样的桥梁去连接各个岛。不过有一个重要的问题,建设这样一组连接所有岛屿的桥梁的最低价格是多少。

我们实际上需要构建一棵最小生成树,顶点表示岛屿,而边表示它们之间可能要修建的桥梁。每一个可能修建的桥梁都有相应的权值(表示我们建造它所花费的时间和金钱等)。

在实践中,我们只可能使用一个最小生成树的可能用例。(This scenario is only one of possible use cases of where minimum spanning trees can be used in practice.)

概要

Kruskal算法开始由初始化一组集合,并建立| V|棵树,每棵树都只包含了图的一个顶点。

在建设最后生成树的过程中,我们维护一个森林。很显然,我们由|V|棵树组成的森林开始,其中每个树都只有是一个节点。

在某些时候,我们有“K”棵树组成的森林,这几棵树都最小生成树的子树。

构建最终的最小生成树最后一个步骤之前,我们有两个树(如上图的3),我们用剩下的最小权值边来连接这两棵树。

构建树的过程中,我们按照权值的升序,对边进行排序。

然后,获取边,检查每条边(u,v),其端点u和v是否是属于同一棵树。如果是,把(u,v)加入森林中就会形成一个回路,所以放弃这条边(u,v)。否则,说明两个顶点分属不同的树。

关于Kruskal算法一个很大的特点是,它也可以用在非连同图中。

原文

Computer Algorithms: Kruskal’s Minimum Spanning Tree

时间: 2024-10-13 07:16:29

[算法系列之二十七]Kruskal最小生成树算法的相关文章

算法系列之二十三:离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示

算法系列之二十三:离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示 算法系列之二十三离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示 导语 什么是频谱 1 频谱的原理 2 频谱的选择 3 频谱的计算 显示动态频谱 1 实现方法 2 杂项说明 结果展示 导语 频谱和均衡器,几乎是媒体播放程序的必备物件,没有这两个功能的媒体播放程序会被认为不够专业,现在主流的播放器都具备这两个功能,foobar 2000的十八段均衡器就曾经让很多人着迷.在上一篇对离散傅立叶变换介绍的基础上,本篇就进一步介绍一下频谱是怎么回事儿,下一篇继续介绍

[算法系列之二十四]后缀树(Suffix Tree)

之前有篇文章([算法系列之二十]字典树(Trie))我们详细的介绍了字典树.有了这些基础我们就能更好的理解后缀树了. 一 引言 模式匹配问题 给定一个文本text[0-n-1], 和一个模式串 pattern[0-m-1],写一个函数 search(char pattern[], char text[]), 打印出pattern在text中出现的所有位置(n > m). 这个问题已经有两个经典的算法:KMP算法 ,有限自动机,前者是对模式串pattern做预处理,后者是对待查证文本text做预处

Kruskal 最小生成树算法

对于一个给定的连通的无向图 G = (V, E),希望找到一个无回路的子集 T,T 是 E 的子集,它连接了所有的顶点,且其权值之和为最小. 因为 T 无回路且连接所有的顶点,所以它必然是一棵树,称为生成树(Spanning Tree),因为它生成了图 G.显然,由于树 T 连接了所有的顶点,所以树 T 有 V - 1 条边.一张图 G 可以有很多棵生成树,而把确定权值最小的树 T 的问题称为最小生成树问题(Minimum Spanning Tree).术语 "最小生成树" 实际上是

[算法系列之二十]字典树(Trie)

一 概述 又称单词查找树,Trie树,是一种树形结构,是一种哈希树的变种.典型应用是用于统计,排序和保存大量的字符串(但不仅限于字符串),所以经常被搜索引擎系统用于文本词频统计. 二 优点 利用字符串的公共前缀来减少查询时间,最大限度地减少无谓的字符串比较,查询效率比哈希表高. 三 性质 (1)根节点不包含字符,除根节点外每一个节点都只包含一个字符: (2)从根节点到某一节点,路径上经过的字符连接起来,为该节点对应的字符串: (3)每个节点的所有子节点包含的字符都不相同. 单词列表为"apps&

白话经典算法系列之二 直接插入排序的三种实现

分类: 白话经典算法系列 2011-08-06 19:27 52070人阅读 评论(58) 收藏 举报 算法 直接插入排序(Insertion Sort)的基本思想是:每次将一个待排序的记录,按其关键字大小插入到前面已经排好序的子序列中的适当位置,直到全部记录插入完成为止. 设数组为a[0…n-1]. 1.      初始时,a[0]自成1个有序区,无序区为a[1..n-1].令i=1 2.      将a[i]并入当前的有序区a[0…i-1]中形成a[0…i]的有序区间. 3.      i+

算法系列笔记8(有关图的算法二—最短路径问题)

图的最短路径问题主要分为两类,单源最短路径问题和全对最短路径问题.单源最短路径问题指给点单个源点,求其到所有其它顶点之间的最短距离.而全对最短路径问题指所有顶点之间的最短路劲问题.此外对于单对最短路径问题,从渐进意义上来看,目前还没有比最好的单元算法更快的算法来解决这一问题. 一:单源最短路径问题 单源最短路劲问题根据其权重分为四类,当图G=(V,E)为无权图,直接使用广度优先遍历(这里不做介绍):当权值为非负值,则使用Dijkstra算法:存在负权值及负权环,可以使用Bellman-Ford算

[算法系列之二十六]字符串匹配之KMP算法

一 简介 KMP算法是一种改进的字符串匹配算法,由D.E.Knuth与V.R.Pratt和J.H.Morris同时发现,因此人们称它为克努特-莫里斯-普拉特操作(简称KMP算法).KMP算法的关键是利用匹配失败后的信息,尽量减少模式串与主串的匹配次数以达到快速匹配的目的. 二 基于部分匹配表的KMP算法 举例来说,有一个字符串"BBC ABCDAB ABCDABCDABDE",我想知道,里面是否包含搜索串"ABCDABD"? 步骤1:字符串"BBC ABC

算法系列之二十四:离散傅立叶变换之音频播放与均衡器

导语 在算法系列的第二十二篇,我们介绍了离散傅立叶变换算法的实现,将时域的音频信号转换到频域进行分析,获取拨号音频的频率特征.这一篇我们将介绍一种频域均衡器的实现方法,所谓的频域均衡器,就是在频域信号的基础上对音频数据进行调整,然后再将频域信号转换成时域信号在回放设备上播放,从而达到音色调节的目的.将频域信号转换成时域信号的算法,就是离散傅立叶逆变换算法. 1 离散傅立叶逆变换 有从时域转换到频域的方法,就必然有从频域转换到时域的方法,相对于离散傅里叶变换,这个反向转换就是离散傅里叶逆变换(ID

最小生成树(MST)----普里姆(Prim)算法与克鲁斯卡尔(Kruskal)算法

1.概念:给定一个带权的无向连通图,如何选取一棵生成树,使树上所有边上权的总和为最小,这叫最小生成树. 2.应用:例如:要在n个城市之间铺设光缆,主要目标是要使这 n 个城市的任意两个之间都可以通信,但铺设光缆的费用很高,且各个城市之间铺设光缆的费用不同,因此另一个目标是要使铺设光缆的总费用最低.这就需要找到带权的最小生成树. 3.求最小生成树的算法 3.1 普里姆(Prim)算法 方法:从指定顶点开始将它加入集合中,然后将集合内的顶点与集合外的顶点所构成的所有边中选取权值最小的一条边作为生成树