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prim是一种什么算法(prim算法csdn)



在上一篇文章中,我们聊了聊KMP算法,一个极其高效但又非常难以理解(个人看来)的算法,如果有朋友想要深度讨论,欢迎私信。
本篇我们来聊聊prim算法,我最早接触prim算法已经记不清是数据结构课中还是离散数学课中了,但即便科目不同,prim算法还是那个prim算法。
prim算法是一种用于在连通图中获取最小生成树的算法同样用于获取最小生成树的算法还有Kruskal算法(大家有兴趣同样可以了解了解,但其实二者是比较相似的),prim算法属于贪心算法的一种,至于为什么,或许在分析其过程的时候大家就明白了。
要理解prim算法,大家首先要理解好什么是连通图?什么是最小生成树?这里我们来简单介绍一下,因为这不是我们本次的重点(如果已经有基础的朋友,可以适当跳过)。

  • 什么是连通图?,首先理解什么是图?(这里面的学问其实有点大,所以我说咱们就是简单介绍下哈,本篇文章还是对有基础的朋友较友好,因为对于有基础的朋友,我可能是在废话哈哈哈)简单来说,平面内许多点通过一些路径相互连接(不一定要全部连接),就构成了一个图,而根据这些点之间的路径是否有方向,又分为了无向图和有向图。如下图,分别是一种无向图和有向图。
    无向图和有向图
    那么?什么是连通图呢?简单来说(只能简单来说了,说多了可以另起一篇文章。。。),就是图中的点通过图中的某些路径(带方向的就必须按照方向来)可以抵达任意一个点。最为简单的模型就是一个地区的许多村落之间的通信,如果每个村庄之间都可以达成通信,就是连通的。
  • 最小生成树是什么呢? 连通图中,每条路径都存在一个权值(理解为距离/成本也行吧,但其实不是这么理解的)。从该连通图出发,寻找一个路径数最少,但每个点之间都可达,就是一个生成树了(专业术语是连通无环子图)。生成树不止一个,而所以生成树中权值之和最小的生成树称为最小生成树。

以上是对最小生成树的简单介绍,如果大家想详细了解一下,可查询资料,这些都不是我们本次的重点。如下给出《算法设计与分析基础》中生成树和最小生成树的定义。
生成树和最小生成树定义
如下为一些例子:
在这里插入图片描述

在简单讲解最小生成树的概念后,我们来聊聊prim算法的思想。前面提到过,prim算法是贪心算法的一种,而贪心算法,讲究的就是要极力满足当前最优,这个当前最优正是prim算法的核心思想。
首先,prim算法中存在两个存储空间, 一个用来存放已加入最小生成树的顶点,而另外一个则用来存放还未加入最小生成树中的顶点。 当连通图中所有顶点已放入用于最小生成树的空间中,那么我们最小生成树算法结束!

  • 算法开始,起始顶点可随机找或指定一个。将起始顶点先放入已选顶点集合中
  • 未放入已选顶点集合中查找一条已选顶点集合中所有点最短(或者是权值最小,这里看自己理解了)的路径(说是一条线或许更合适吧)。刚开始的话,我们已选顶点集合只有一个点!而之后我们会将未加入的顶点一个一个加入已选顶点集合,所以这里的条件必须是已选顶点集合中所有点。显然,在我们找到的这条最短(权值最小)路径的两端的顶点,一个肯定属于还未加入最小生成树中的顶点,另一个肯定属于已加入最小生成树的顶点。将还未加入已选顶点集合的那个点,加入已选顶点集合,本轮任务完成。如果需要路径的,可以将路径记录保存下来。
  • 重复第二步,直到所有顶点已加入已选顶点集合,那么,我们的最小生成树就完成了。如果需要计算最小生成树的权值之和,在每一次找到最短路径的时候求一次和即可,需要具体路径的进行标记即可。

接下来,我们举个栗子来做个示范:
在这里插入图片描述
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到此这篇prim是一种什么算法(prim算法csdn)的文章就介绍到这了,更多相关内容请继续浏览下面的相关 推荐文章,希望大家都能在编程的领域有一番成就!

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