Prim算法求解无向网的最小生成树

普里姆(Prim)算法

基本思想:
(1)假设 G=(V,{E}) 是一个具有 n 个顶点的连通网络,T=(U,{TE})是 G 的最小生成树,其中 U 是 T 的顶点集,TE 是 T 的边集,U 和 TE 的初值均为空;
(2)从 V 中任取一个顶点(假定为 V1),将此顶点并入 U中,此时最小生成树顶点集 U={V1};
(3)从那些其中一个端点已在 U 中,另一端点仍在 U 外的所有边中,找一条最短(即权值最小)的边,设该边为(Vi,Vj),其中 Vi∈U,Vj∈V-U,并把该边和顶点 Vj分别并入 T 的边集 TE 和顶点集 U;
(4)如此进行下去,每次往生成树里并入一个顶点和一条边,直到 n-1 次后,把所有 n 个顶点都并入生成树 T 的顶点集 U 中,此时 U=V,TE中包含有(n-1)条边;这样,T 就是最后得到的最小生成树。

算法时间复杂度O(n^2),与边无关,适合求解边稠密的网的最小生成树。

实现该算法需附设一个辅助数组closedge,以记录从 U 到 V-U 具有最小代价的边。对每个顶点 vi∈V-U,在辅助数组中存在一个相应分量closedge[i-1](下标从0开始),它包括两个域。其中:lowcost存储该边上的权。显然,

closedge[i-1].lowcost = Min{cost(u,vi)|u∈U} 即vi到已生成子树的最短距离等于到U中所有顶点中的最小边的权值。
adjvex域存储该边依附的在U中的顶点。

示例:求下图最小生成树。假设开始顶点就选为顶点1,故有U={1},V-U={2,3,4,5,6}

Prim算法求解无向网的最小生成树_第1张图片
Prim算法求解无向网的最小生成树_第2张图片
Prim算法求解无向网的最小生成树_第3张图片

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