于映雪 发表于 2025-6-2 22:04:19

图论-最小生成树-基础

0x0f 前置

前置芝士:并查集,图论基础,数论基础
其实最小生成树只是某个人用来装*的   ——某老师
1x0f 简介

首先给出生成子图的定义(From OI Wiki):

嗯……有点抽象,不妨简化一下:
有一个图 \(G\),如果删去 \(G\) 中的若干条边与若干个点得到一个图 \(G'\),且图 \(G'\) 还保证连通,则称 \(G'\) 为 \(G\) 的生成子图。
那么显然,如果 \(G'\) 是一棵树,那么 \(G'\) 称为 \(G\) 的生成树。
显然,生成树不一定唯一。
那么,最小生成树的“最小”决定于你要求什么,是点权或是边权?由你自己决定。
1x1f 分析

这是一张较为经典的图:

那么这方案求最小生成树:

[*]使用 dfs 递归选或不选,再判断是否联通
但是 dfs 递归时间本来就慢,而判连通则需更多的时间复杂度,显然不可行。
但是,我们可以当和珅贪心!

[*]按照边权排序
[*]选择边7-4,连通7,4
[*]选择边2-8,连通2,8
[*]选择边1-0,连通1,0
[*]选择边0-5,连通0,5
[*]选择边1-8,连通1,8
[*]选择边1-6,连通1-6
[*]选择边3-7,连通3,7
[*]选择边6-5,但是由于6,5已经连通,所以可以不加此边
[*]选择边1-2,但是由于1,2已经连通,所以可以不加此边
[*]选择边6-7,连通6,7
[*]已经形成一棵树,后面的边都不选了
那么我们发现,这个方法需要两种操作:

[*]判断两个点是否在同一连通块内
[*]将两个点添加到同一个连通块内
于是,基于并查集与贪心实现的Kruskal闪亮登场!!!
1x2f 实现

1x2f0fLuogu P3366【模板】最小生成树

首先,定义结构体数组Edge{u,v,w}来表示一条边,使用fa数组来表示并查集
输入及初始化:
并查集基本操作:
kruskal操作:
特殊处理:
可以发现,在最后如果图本身不连通,还需输出 orz ,我们可以发现,如果图本身不连通,那么最后就不会是一棵树,即 \(n-1\not=m\),判断即可。

1x2f1f Luogu P2820 局域网

读题后可以发现,依旧是求最小生成树,只需在一开始求出边权总和,在最后求差值即可。
主要代码:
3x0f 练习题

基础题:

[*]Luogu P1195 口袋的天空
[*]Luogu P1194 买礼物
[*]Luogu P2916 Cheering up the Cow G
[*]ATcoder abc328_e
附加题:

[*]Luogu P1265 公路修建
[*]Luogu P2323 公路修建问题
[*]Luogu P2573 滑雪
[*]Luogu P3623 免费道路
[*]Luogu P4047 部落划分

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