克鲁斯卡尔(Kruskal)算法是一种用于求解带权无向连通图的最小生成树的算法。最小生成树是指在原图中选取一些边构成一个树,使得选取的边的权值之和最小,并且所有的点都被包含在树中。
克鲁斯卡尔算法的基本思想是从小到大地选择边来构造最小生成树。具体实现步骤如下:
1. 将图中全部的边按照其权值从小到大排序。
2. 从权值最小的边开始,如果该边的两个端点不在同一个集合(即该边不会构成环),则加入最小生成树中,否则舍去。
3. 重复步骤2,直到所有的点都被包含在最小生成树中或者所有的边都被考虑过。
下面通过一个具体的例子来说明克鲁斯卡尔算法的实现过程。
假设有如下带权无向连通图:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064367-1c48e491-83e2-445d-864a-4de4c1d4b048.png)
首先将所有的边按照权值从小到大排序:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064426-9a74156c-8f69-4d2e-9154-4c4d6aaad455.png)
从权值最小的边5开始考虑,将其加入最小生成树中:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064507-3447d68a-9603-4393-a3c8-970326bfb096.png)
继续考虑下一条边6,将其也加入最小生成树中:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064540-9785d96a-0e52-4da8-8c0e-cbba26f62a84.png)
接下来考虑边4,注意此时4的两个端点B和D已经在同一个集合中了,不再加入最小生成树中:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064622-9f040d90-8a7e-420c-bf1e-42c5caa8b754.png)
然后考虑边2,同样不加入最小生成树中:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064667-4956400d-8fd4-4e4a-8884-d4a3126ad14f.png)
考虑边3,加入最小生成树中:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064717-f1a9cbdc-074d-4aca-97a2-185efdb7c840.png)
最后考虑边1,同样加入最小生成树中:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064755-6255dc71-5f5d-4698-b7b1-d92cd0e7ed07.png)
此时所有的边都已经被考虑完了,得到的最小生成树如下:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/54726923/128064807-ace62728-1741-472b-98a0-e963a2cc1707.png)
综上所述,克鲁斯卡尔算法可以很好地解决带权无向连通图的最小生成树问题。其时间复杂度为O(ElogE),其中E为边的数量。
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