1. 程式人生 > >基於堆優化的Prim,另附kruskal解法

基於堆優化的Prim,另附kruskal解法

最小生成樹的Prim演算法也是貪心演算法的一大經典應用。Prim演算法的特點是時刻維護一棵樹,演算法不斷加邊,加的過程始終是一棵樹。

Prim演算法過程:

一條邊一條邊地加, 維護一棵樹。

初始 E = {}空集合, V = {任意節點}

迴圈(n – 1)次,每次選擇一條邊(v1,v2), 滿足:v1屬於V , v2不屬於V。且(v1,v2)權值最小。

E = E + (v1,v2)
V = V + v2

最終E中的邊是一棵最小生成樹, V包含了全部節點。
最後,我們來提供輸入輸出資料,由你來寫一段程式,實現這個演算法,只有寫出了正確的程式,才能繼續後面的課程。

輸入

第1行:2個數N,M中間用空格分隔,N為點的數量,M為邊的數量。(2 <= N <= 1000, 1 <= M <= 50000)
第2 - M + 1行:每行3個數S E W,分別表示M條邊的2個頂點及權值。(1 <= S, E <= N,1 <= W <= 10000)

輸出

輸出最小生成樹的所有邊的權值之和。

輸入示例

9 14
1 2 4
2 3 8
3 4 7
4 5 9
5 6 10
6 7 2
7 8 1
8 9 7
2 8 11
3 9 2
7 9 6
3 6 4
4 6 14
1 8 8

輸出示例

37

對於prim, 如果每次都遍歷包含在已構造生成樹的點集的minCost[v],需要O(V2)時間。
但是如果用堆來維護minCost[v],則可以把時間降為O(ElogV)

Prim實現:

#include <cstdio>
#include <set>
#include <queue>
#include <vector> #include <utility> #include <cstring> using namespace std; typedef long long ll; typedef pair<int, int> pii; const int EMAX = 5000 + 10; const int VMAX = 1000 + 10; struct Node { int a, b; ll w; Node(int x, int y, ll z) { a = x, b = y, w = z; } bool
operator < (const Node &n) const { return w > n.w; } }; int vNum, eNum; bool look[VMAX]; vector<pii> e[EMAX]; set<int> v; void Init() { memset(look, 0, sizeof(look)); for (int i = 0; i < EMAX; ++i) { e[i].clear(); } v.clear(); } ll Prim(int s) { priority_queue<Node> que; que.push(Node(s, s, 0)); ll ans = 0; while (!que.empty()) { Node head = que.top(); que.pop(); if (look[head.b]) continue; look[head.b] = true; ans += head.w; for (int i = 0; i < e[head.b].size(); ++i) { pii &edge = e[head.b][i]; if (!look[edge.first]) { que.push(Node(head.b, edge.first, edge.second)); } } } return ans; } int main() { #ifndef ONLINE_JUDGE freopen("in.txt", "r", stdin); #endif while (scanf("%d%d", &vNum, &eNum) != EOF) { Init(); int a, b, w; for (int i = 0; i < eNum; ++i) { scanf("%d%d%d", &a, &b, &w); e[a].push_back(pii(b, w)); e[b].push_back(pii(a, w)); v.insert(a); v.insert(b); } printf("%lld\n", Prim(a)); } return 0; }

Kruskal實現:

#include <cstdio>
#include <set>
#include <queue>
#include <vector>
#include <utility>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std; 

typedef long long ll;
const int EMAX = 5000 + 10;
const int VMAX = 1000 + 10;

struct Edge {
  int a, b, w;
  Edge(int x, int y, int z) {
    a = x, b = y, w = z;
  }
  bool operator < (const Edge &arg) const {
    return w < arg.w;
  }
};

int vNum, eNum, father[VMAX];
vector<Edge> e;

void Init() {
  e.clear();
  for (int i = 0; i < VMAX; ++i) {
    father[i] = i;
  }
}

int Find(int x) {
  return father[x] == x ? x : father[x] = Find(father[x]);
}

void Unite(int a, int b) {
  a = Find(a), b = Find(b);
  if (a != b) {
    father[b] = a;
  }
}

ll Kruskal() {
  sort(e.begin(), e.end());
  ll ans = 0;
  for (int i = 0; i < eNum; ++i) {
    if (Find(e[i].a) != Find(e[i].b)) {
      ans += e[i].w;
      Unite(e[i].a, e[i].b);
    }
  }
  return ans;
}

int main() {
#ifndef ONLINE_JUDGE
  //freopen("in.txt", "r", stdin);
#endif
  while (scanf("%d%d", &vNum, &eNum) != EOF) {
    Init();
    int a, b, w;
    for (int i = 0; i < eNum; ++i) {
      scanf("%d%d%d", &a, &b, &w);
      e.push_back(Edge(a, b, w));
    }
    printf("%lld\n", Kruskal());
  }
  return 0;
}