Алгоритм Краскала

Дерево, Алгоритм, Tree

Content

Алгоритм Краскала - это алгоритм минимального остовного дерева, что принимает граф в качестве входных данных и находит подмножество ребер этого графа, который формирует дерево, включающее в себя каждую вершину, а также имеет минимальную сумму весов среди всех деревьев, которые могут быть сформированы из графа.

Как работает алгоритм Краскала

Он подпадает под класс алгоритмов, называемых «жадными» алгоритмами , которые находят локальный оптимум в надежде найти глобальный оптимум.

Мы начинаем с ребер с наименьшим весом и продолжаем добавлять ребра, пока не достигнем нашей цели.

Шаги для реализации алгоритма Краскала следующие:

  1. Сортировать все ребра от малого веса до высокого.
  2. Возьмите ребро с наименьшим весом и добавьте его в остовное дерево. Если добавление ребра создало цикл, то отклоните это ребро.
  3. Продолжайте добавлять ребра, пока не достигнете всех вершин.

Пример алгоритма Краскала

Алгоритм Краскала. Псевдокод.

Любой минимальный алгоритм остовного дерева вращается вокруг проверки, создает ли ребро цикл или нет.

Наиболее распространенный способ выяснить это - алгоритм Union FInd . Алгоритм Union-Find разделяет вершины на кластеры и позволяет нам проверить, принадлежат ли две вершины одному кластеру или нет, и, следовательно, решить создает ли добавление ребра цикл.

KRUSKAL(G):
A = ∅
For each vertex v ∈ G.V:
    MAKE-SET(v)
For each edge (u, v) ∈ G.E ordered by increasing order by weight(u, v):
    if FIND-SET(u) ≠ FIND-SET(v):       
    A = A ∪ {(u, v)}
    UNION(u, v)
return A

Реализация алгоритма Краскала в C ++

Ниже приведен код для реализации в C ++. Мы используем стандартные библиотеки шаблонов, чтобы сделать нашу работу проще и чище.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

#define edge pair<int,int>

class Graph {
private:
    vector<pair<int, edge>> G; // graph
    vector<pair<int, edge>> T; // mst
    int *parent;
    int V; // number of vertices/nodes in graph
public:
    Graph(int V);
    void AddWeightedEdge(int u, int v, int w);
    int find_set(int i);
    void union_set(int u, int v);
    void kruskal();
    void print();
};
Graph::Graph(int V) {
    parent = new int[V];

    //i 0 1 2 3 4 5
    //parent[i] 0 1 2 3 4 5
    for (int i = 0; i < V; i++)
        parent[i] = i;

    G.clear();
    T.clear();
}
void Graph::AddWeightedEdge(int u, int v, int w) {
    G.push_back(make_pair(w, edge(u, v)));
}
int Graph::find_set(int i) {
    // If i is the parent of itself
    if (i == parent[i])
        return i;
    else
        // Else if i is not the parent of itself
        // Then i is not the representative of his set,
        // so we recursively call Find on its parent
        return find_set(parent[i]);
}

void Graph::union_set(int u, int v) {
    parent[u] = parent[v];
}
void Graph::kruskal() {
    int i, uRep, vRep;
    sort(G.begin(), G.end()); // increasing weight
    for (i = 0; i < G.size(); i++) {
        uRep = find_set(G[i].second.first);
        vRep = find_set(G[i].second.second);
        if (uRep != vRep) {
            T.push_back(G[i]); // add to tree
            union_set(uRep, vRep);
        }
    }
}
void Graph::print() {
    cout << "Edge :" << " Weight" << endl;
    for (int i = 0; i < T.size(); i++) {
        cout << T[i].second.first << " - " << T[i].second.second << " : "
                << T[i].first;
        cout << endl;
    }
}
int main() {
    Graph g(6);
    g.AddWeightedEdge(0, 1, 4);
    g.AddWeightedEdge(0, 2, 4);
    g.AddWeightedEdge(1, 2, 2);
    g.AddWeightedEdge(1, 0, 4);
    g.AddWeightedEdge(2, 0, 4);
    g.AddWeightedEdge(2, 1, 2);
    g.AddWeightedEdge(2, 3, 3);
    g.AddWeightedEdge(2, 5, 2);
    g.AddWeightedEdge(2, 4, 4);
    g.AddWeightedEdge(3, 2, 3);
    g.AddWeightedEdge(3, 4, 3);
    g.AddWeightedEdge(4, 2, 4);
    g.AddWeightedEdge(4, 3, 3);
    g.AddWeightedEdge(5, 2, 2);
    g.AddWeightedEdge(5, 4, 3);
    g.kruskal();
    g.print();
    return 0;
}

Когда мы запускаем программу, мы получаем вывод как:

Edge : Weight
1 - 2 : 2
2 - 5 : 2
2 - 3 : 3
3 - 4 : 3
0 - 1 : 4

Алгоритм Краскала vs Прима

Алгоритм Прима является еще одним популярным алгоритмом минимального остовного дерева, который использует другую логику для нахождения MST графа. Вместо того, чтобы начинать с ребра, алгоритм Прима начинается с вершины и продолжает добавлять ребра с наименьшим весом, которых нет в дереве, пока все вершины не будут покрыты.

We recommend hosting TIMEWEB
We recommend hosting TIMEWEB
Stable hosting, on which the social network EVILEG is located. For projects on Django we recommend VDS hosting.
Support the author Donate

Я так понимаю, это перевод статьи?

Вот такие фразы выглядят стремно: "Любой минимальный алгоритм остовного дерева"
"популярным алгоритмом минимального остовного дерева"
Возможно, должно быть "алгоритмом построения ..."

Первое предложение тоже несогласованное.

Странной кажется идея запихивания графа в класс. Да и все равно можно выстрелить в ногу, вызвав print до вызова kruskal.

Не очевидна связь приведенного кода с описанным алгоритмом. - Что это за массив parent и почему (кстати) он не уничтожается в деструкторе?

Псевдокод не понятный. Что делает функция UNION(u, v) ?
Обе строки 7 и 8 вложены внутрь блока if?

У нормальной реализации алгоритма сложность N*log(N). А у вас для каждого узла графа вызывается функция find_set, которая имеет трудоемкость O(N). И того - O(N^2). Функция find_set при этом вообще особо кривая. Не понятно что она должна вернуть в каком случае.

Ну и еще, вот эта структура выглядит очень плохо:
vector > G;
Ну потому что edge - это тоже pair и в результате, во всех этих second.first и second.second хрен разберешься. Отрефакторить можно, например, введением нормальной структуры для дуги (вместо пары). При этом, в эту же дугу стоит засунуть длину. Легко ли въехать где тут номер дуги, а где - ее длина?

Comments

Only authorized users can post comments.
Please, Log in or Sign up
How to become an author?

Contribute to the evolution of the EVILEG community.

Learn how to become a site author.

Learn it
Donate

Good day, Dear Users!!!

I am Evgenii Legotckoi, developer of EVILEG. And it is my hobby project, which helps to learn programming another programmers and developers

If the site helped you, and you want also support the development of the site, than you can donate by following ways

PayPalYandex.Money
Timeweb

Let me recommend you the excellent hosting on which EVILEG is located.

For many years, Timeweb has been proving his stability.

For projects on Django I recommend VDS hosting

View Hosting Timeweb
s
June 3, 2020, 1:56 a.m.
silo1995

C++ - Тест 003. Условия и циклы

  • Result:35points,
  • Rating points-10
AP
June 2, 2020, 9:11 p.m.
Aleksej Pikenin

C++ - Test 005. Structures and Classes

  • Result:75points,
  • Rating points2
June 2, 2020, 1:04 p.m.
Daniil Chizhevskij

C++ - Test 001. The first program and data types

  • Result:86points,
  • Rating points6
Last comments
June 4, 2020, 11:10 a.m.
IscanderChe

Qt/C++ - Tutorial 091. How to write a custom delegate controlling the highlighting of a row in a table

Полностью скопировал пример - всё правильно работает. Значит, где-то у меня ошибки в тестовом проекте. Буду разбираться. Извините за беспокойство. :)
June 4, 2020, 7:08 a.m.
Evgenij Legotskoj

Qt/C++ - Tutorial 091. How to write a custom delegate controlling the highlighting of a row in a table

Во все колонки установили? Нужно на все колонки устанавливать.
June 4, 2020, 6:59 a.m.
IscanderChe

Qt/C++ - Tutorial 091. How to write a custom delegate controlling the highlighting of a row in a table

Код делегата полностью скопировал в свой тестовый проект, но окрашивается не вся строка целиком, а только ячейка, на которую указывает курсор.
June 4, 2020, 6:12 a.m.
Evgenij Legotskoj

Qt/C++ - Tutorial 091. How to write a custom delegate controlling the highlighting of a row in a table

Добрый день. Удобства ради. В больших проектах удобнее вызывать BaseClass, чем постоянно смотреть, от чего конкретно наследован текущий класс. Экономит время.
Now discuss on the forum
MA
June 4, 2020, 2:46 a.m.
Mihail A

Qt- C++ QTableView подсветить строку

Спасибо.
f
June 3, 2020, 1:49 a.m.
fryn3

Можно ли сделать в QML таблицу как в Excel?

edi-tableview - нашел пока такое выглядит коряво, посмотрим что можно сделать
June 2, 2020, 2:46 a.m.
Evgenij Legotskoj

Медиа файлы Google Firebase

Картинки можете попробовать сжимать через QPixmap, там есть возможность установки scaleFactor, через него можете устанавливать нужные параметры. А что касается конвертации видео, то лучше п…
June 2, 2020, 2:01 a.m.
Evgenij Legotskoj

Перехват обращения к локальным файлам QWebEngineView

В вашем случае вполне адекватное решение. Так сказать меньше зло. В противном случае пришлось бы очень много переписывать и перепиливать.
a
June 1, 2020, 10:26 a.m.
alekseyttrv

SSL на Android

у меня стоит версия Qt 5.14.2. В настройках android поставил openssl из коробки, и этот прроект автоматически стянулся. Достаточно было только добавить в .pro-файл строку после этого и все …
About
Services
© EVILEG 2015-2020
Recommend hosting TIMEWEB