求图的最小生成树基于图论的贪心算法(切分性质和回路性质)

切分集合的概念

学习这部分内容首先要学习图这种数据类型的基本知识
好了话不多说
概念:一个切分集合S1是由图S的顶点集合的子集构成比如要选取的S1是由e f g 构成的那么S1相对应的切分集(边的集合)必须满足有一个顶点在S1而另一个顶点不在S1之中所以满足的有(ea,fd,fc,gc)这样的一组顶点的集合和边的集合我们称之为它是一个图S的一个切分集合
求图的最小生成树基于图论的贪心算法(切分性质和回路性质)_第1张图片

切分性质

切分集合S1对应的边的集合有一个权重系数最小的边为X(该边的一个顶点在S1中另一个顶点不在S1中因为它肯定是 (ea,fd,fc,gc) 之中的一条边),则最小生成树必然包含X

为什么是这样让我们来证明一下它:
反证法:1.假设现在有一个最小生成树不含X
2.那么现在将X加入最小生成树的边的集合之中
3.现在肯定会产生一个回路(因为最小生成树就是n个顶点一共有n-1条边,所以在最小生成树边的集合之中加入X现在就是n个顶点n条边,所以一定会形成一个回路)
4.而现在我们将回路之中的一满足切分性质的一条边Y去掉肯定剩下的将是一个比假设的最小生成树还要(耗费)小最小生成树
5.所以假设不成立

回路

从一个顶点出发,若最后一个顶点与第一个顶点相同,则称这条路径为环(回路)

回路性质

现在假设有一条回路(abcgea),现在其中有一条边X为其中权重最大的边,则该图的最小生成树不包含这条边.

为什么是这样让我们来证明一下它:
1.首先假设最小生成树之中包含X这条边
2.我们现在去除调X这条边形成一个两边断开的切分集合(就像下面的这张图从mooc上面截取的一张图一个回路现在就是图中的环断开e它就是树再断开f它就是我第二步提到的两个断开的集合)
3.现在我们加入一条满足切分集合概念的一条边,与断开的另一边链接起来
4.由于X是权重最大的一条边所以现在生成的将是一个比假设的最小生成树还要(耗费)小的最小生成树
5.所以假设不成立
求图的最小生成树基于图论的贪心算法(切分性质和回路性质)_第2张图片

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