Kruskal - Kruskal算法

问题

用Kruskal算法求无向图$UG$的最小生成树。

解法

Kruskal算法是一种贪心算法，按照以下步骤操作：

$(1)$ 初始时将无向图$UG = <V, E>$的边集$E$按照权值从小到大进行排序，设生成树的边集合为$E_{tree} = \varnothing$，点集合为$V_{tree} = \varnothing$，初始时生成树为空；

$(2)$ 按照边的权值从小到大遍历所有边，对于边$e_{i,j}$，若将其加入边集合$E_{tree}$后不会与已有的边形成环 ，则将该边加入生成树中（将$e_{i,j}$加入边集$E_{tree}$，将$v_i, v_j$加入点集合$V_{tree}$）；若将其加入边集合$E_{tree}$后与已有的边会形成环，则跳过边$e_{i,j}$；

遍历边集$E$的所有边，算法结束。最终$E_{tree}$即为无向图$UG$的最小生成树，而生成树的点集满足$V_{tree} = V$。

判断添加边$e_{i,j}$是否会使生成树形成环的方法是：若边$e_{i,j}$的两个端点$v_i$和$v_j$都属于生成树的点集合$V_{tree}$，则边$e_{i,j}$会使生成树中增加环，跳过该边；否则边$e_{i,j}$不会使生成树形成环。

下图演示无向图用Kruskal算法求解最小生成树的过程，边上的数字即为权值大小：

得到生成树为$E_{tree} = [ e_{1,2}, e_{3,4}, e_{1,5}, e_{1,3}, e_{0,5} ]$。

Kruskal算法的时间复杂度为$O(| E |)$。

Introduction To Algorithms

• VI.Graph Algorithms - 23.Minimum Spanning Trees - 23.2.The algorithms of Kruskal and Prim

源码

Kruskal.h

Kruskal.cpp

测试

KruskalTest.cpp