问题描述:
最小生成树 | ||
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Description
给定n(n<=500)个顶点,以及E(E<=20000)条边,计算最小生成树的权值.
Input
第一行输入T表示有T组数据。每组数据第一行输入n、E,分别表示顶点数和边数. 接下来
输入E行每行三个正整数u(1<=u<=n)、v(1<=v<=n)、w,表示顶点u到顶点v之间无向边
长度w(可能有重边)。
Output
输出T行正整数,第i行表示第i组数据的最小生成树权值, 若不能构建最小生成树输出-1。
Sample Input
3
2 2
1 2 1
1 2 2
3 1
2 3 1
3 3
1 2 2
1 2 3
2 3 1
Sample Output
1
-1
3
思路分析:
prim (普里姆算法)
prim算法基于贪心,我们每次总是选出一个离生成树距离最小的点去加入生成树,最后实现最小生成树(不做证明,理解思想即可)
kruskal (克鲁斯卡尔算法)(也是贪心法)
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。
1. 把图中的所有边按代价从小到大排序;
2. 把图中的n个顶点看成独立的n棵树组成的森林;
3. 按权值从小到大选择边,所选的边连接的两个顶点ui,vi,应属于两颗不同的树,则成为最小生成树的一条边,并将这两颗树合并作为一颗树。
4. 重复(3),直到所有顶点都在一颗树内或者有n-1条边为止。
代码实现:
prim (普里姆算法)
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <cstring>
using namespace std;
const int MAXN = 505;
const int MAXE = 20005;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
struct Edge {
int v, w;
Edge(int v, int w) : v(v), w(w) {}
};
vector<Edge> G[MAXN];
int dis[MAXN]; // dis[i]表示顶点i到生成树的距离
bool vis[MAXN]; // vis[i]表示顶点i是否已加入生成树
int Prim(int n) {
int ans = 0;
memset(dis, INF, sizeof(dis));
memset(vis, false, sizeof(vis));
dis[1] = 0; // 从顶点1开始构建生成树
priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, greater<pair<int, int>>> pq;
pq.push(make_pair(0, 1));
while (!pq.empty()) {
int u = pq.top().second;
pq.pop();
if (vis[u]) continue;
vis[u] = true;
ans += dis[u];
for (int i = 0; i < G[u].size(); i++) {
int v = G[u][i].v;
int w = G[u][i].w;
if (!vis[v] && w < dis[v]) {
dis[v] = w;
pq.push(make_pair(dis[v], v));
}
}
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {
if (!vis[i]) {
return -1; // 有顶点不在生成树中,说明无法构建最小生成树
}
}
return ans;
}
int main() {
int T;
cin >> T;
while (T--) {
int n, m;
cin >> n >> m;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
G[i].clear();
}
for (int i = 1; i <= m; i++) {
int u, v, w;
cin >> u >> v >> w;
G[u].push_back(Edge(v, w));
G[v].push_back(Edge(u, w));
}
int ans = Prim(n);
cout << ans << endl;
}
return 0;
}
运行结果:
Prim算法