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Section-2 MinimumSpanningTree 第2节 最小生成树 - Kruskal Kruskal算法

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小牛编辑
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2023-12-01

问题

用Kruskal算法求无向图 G 的最小生成树。

解法

Kruskal算法是一种贪心算法。初始时将图 G 的边集 E 按照权值,从小到大进行排序,并且生成树。从最小权值的边开始,依次考虑每一条边,对于边 e_i 来说,若将它加入生成树集合 S 中, e_i 不会与 S 中已有的边形成环,那么选取边 e_i 作为生成树中的一条边,将其加入集合 S ;反之若将 e_i 加入 S 中会与已有的边形成环,则跳过 e_i 考虑下一个。

这里对于环的判断,比较像<DisjointSet 并查集>的算法思路:

判断一条边 ei 加入生成树集合 S 是否会出现回路,不需要在生成树集合 S 中判断回路是否存在(太过麻烦)。判断边 e_i 的两个端点 v_1 和 v_2 是否都属于集合 S 。若两个端点都属于集合 S ,则添加边 e_i 会使生成树中增加环,因此需要跳过该边。下图中红色的边已经加入生成树集合 S 中,节点 v_2 和 v_3 属于生成树集合 S ,因此边 e{2-3} 加入生成树中会产生环: