Borůvka (Sollin) 算法求 MST 最小生成樹


基本思路:

用定點數組記錄每個子樹的最近鄰居。

對於每一條邊進行處理:

如果這條邊連成的兩個頂點同屬於一個集合,則不處理,否則檢測這條邊連接的兩個子樹,如果是連接這兩個子樹的最小邊,則更新 (合並)。

時間復雜度平均 \(O(V+E)\),最壞 \(O((V+E)\log V)\)

下面是 Borůvka 算法演示動圖:(源:Wikimedia)

Animation of Boruvka's algorithm

程序代碼:

struct node {int x, y, w; } edge[M];
int d[N];   // 各子樹的最小連外邊的權值
int e[N];   // 各子樹的最小連外邊的索引
bool v[M];  // 防止邊重復統計

int fa[N];
int find(int x) {return x==fa[x] ? x : (fa[x]=find(fa[x])); }
void join(int x, int y) {fa[find(x)]=find(y); }

int Boruvka() {
    int tot=0;
    for (int i=1; i<=n; ++i) fa[i]=i;
    while (true) {
        int cur=0;
        for (int i=1; i<=n; ++i) d[i]=inf;
        for (int i=1; i<=m; ++i) {
            int a=find(edge[i].x), b=find(edge[i].y), c=edge[i].w;
            if (a==b) continue;
            cur++;
            if (c<d[a] || c==d[a] && i<e[a]) d[a]=c, e[a]=i;
            if (c<d[b] || c==d[b] && i<e[b]) d[b]=c, e[b]=i;
        }
        if (cur==0) break;
        for (int i=1; i<=n; ++i) if (d[i]!=inf && !v[e[i]]) {
            join(edge[e[i]].x, edge[e[i]].y), tot+=edge[e[i]].w;
            v[e[i]]=true;
        }
    }
    return tot;
}


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