峰回路转,次小生成树 算法的另外一面
2023-10-07 10:20:16
当然可以,这是您的文章:
导论
在图论中,生成树是指一个连接图中所有顶点的无环连通子图。最小生成树(MST)是指在一个带权无向图中,连接所有顶点的生成树,且权值之和最小。最小生成树算法可以用来解决许多实际问题,例如网络设计、道路规划和通信网络设计等。
次小生成树(SMT)是指在一个带权无向图中,连接所有顶点的生成树,且权值之和仅次于最小生成树。次小生成树算法可以用来解决许多实际问题,例如电网设计、通信网络设计和物流网络设计等。
算法
Prim算法
Prim算法是一种经典的最小生成树算法。它从一个顶点开始,逐步扩展生成树,直到所有顶点都被连接起来。在每一步中,Prim算法选择权值最小的边,将其添加到生成树中。
Kruskal算法
Kruskal算法是另一种经典的最小生成树算法。它将图中的所有边按权值从小到大排序,然后从权值最小的边开始,逐步扩展生成树,直到所有顶点都被连接起来。在每一步中,Kruskal算法选择权值最小的边,将其添加到生成树中,但如果这条边会形成环,则将其丢弃。
次小生成树算法
我们可以通过修改Prim算法或Kruskal算法来求解次小生成树问题。一种方法是,在Prim算法或Kruskal算法中,当我们选择权值最小的边时,如果这条边会形成环,则将其丢弃,并选择权值次小的边。另一种方法是,在Prim算法或Kruskal算法中,当我们选择权值最小的边时,如果这条边会形成环,则将这条边添加到生成树中,并更新生成树中所有边的权值,使其等于经过这条边的权值之和。
实例
我们考虑一个有6个顶点和10条边的带权无向图,如下图所示。
1 2
/ \ / \
/ \ / \
3-----4---5-----6
边的权值如下表所示:
边 | 权值 |
---|---|
1-2 | 1 |
1-3 | 2 |
1-4 | 3 |
2-3 | 4 |
2-4 | 5 |
3-4 | 6 |
3-5 | 7 |
4-5 | 8 |
4-6 | 9 |
5-6 | 10 |
使用Prim算法,我们可以得到最小生成树,如下图所示:
1 2
/ \ / \
/ \ / \
3-----4---5-----6
最小生成树的权值之和是21。
使用次小生成树算法,我们可以得到次小生成树,如下图所示:
1 2
/ \ / \
/ \ / \
3-----4---6-----5
次小生成树的权值之和是22。
结论
次小生成树算法是一种在图论中用来寻找次小权重的生成树的算法。次小生成树算法可以用来解决许多实际问题,例如电网设计、通信网络设计和物流网络设计等。在本文中,我们介绍了Prim算法和Kruskal算法这两种经典的最小生成树算法,并扩展它们来求解次小生成树问题。最后,我们通过一个例子来说明次小生成树算法的实际应用。