最小生成树之Kruskal算法

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前言

博主今天给大家带来的是最小生成树中两个经典算法Kruskal算法和Prim算法中的Kruskal算法。

今天的内容对大家图论和图的相关基础知识有一定考察。大家在食用本篇之前要稍微了解一下Matlab生成图的方式和图相关数据结构的一些操作。


那么这里博主先安利一下一些干货满满的专栏啦!

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实际问题引入


其实这道题的答案,其实就是找到这个图的最小生成树。

Kruskal算法

此算法可以称为“加边法”,初始最小生成树的边数为 0,每迭代一次就选择一条满足条件的最小代价的边,加入到最小生成树边的集合里面。
其实核心思想就是贪心思想:通过局部最优达到整体最优

  • 将所有的边权进行排序
  • 不断迭代选择权最小的边,直到所有的点被连起来(边数=节点数-1)。
  • 在迭代期间,如果边构成了环,就要丢弃该边,因为树中是不存在环的!

整体代码展示

在matlab中,最小生成树的生成直接用minspantree()函数就行。

s=[1,1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6];
t=[2,3,4,5,3,6,5,7,5,6,6,7,7];
w=[35,24,10,25,25,20,15,11,12,30,15,25,18];
names={'1','2','3','4','5','6','7'};
G=graph(s,t,w,names);
p=plot(G,"EdgeLabel",G.Edges.Weight);
% 求解最小生成树
T=minspantree(G,"Method","sparse");
% sparse代表的是Kruskal算法
% dense代表的是Prim算法 % sparse:Kruskal算法
% 算法按权重对所有的边排序,然后将不构成循环的边添加到树中
p=plot(G,"EdgeLabel",G.Edges.Weight);
highlight(p,T,"NodeColor","red","EdgeColor","red");
% 将最小生成树的边设置为红色!

生成的图:

生成的最小生成树:

我们也可以把最小生成树的边和节点打印出来,也可以把整段路的权加起来看看:

尾声

看到这里,相信我们已经学会Kruskal算法寻找最小生成树的过程了,当然,这离数学建模的要求,离我们的目标还非常遥远,博主在不断学习的过程中,也希望可以通过分享学习日记的方式带动大家!如果你感觉这篇文章对你有帮助的话,不要忘了点赞!关注!收藏噢!

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