394
правки
Изменения
Нет описания правки
Будем последовательно строить подграф <tex>F</tex> графа <tex>G</tex> ("растущий лес"), поддерживая следующий инвариант: на каждом шаге <tex>F</tex> можно достроить до некоторого MST. Начнем с того, что включим в <tex>F</tex> все вершины графа <tex>G</tex>. Теперь будем обходить множество <tex>EG</tex> в порядке увеличения веса ребер. Добавление очередного ребра <tex>e</tex> в <tex>F</tex> может привести к возникновению цикла в одной из компонент связности <tex>F</tex>. В этом случае, очевидно, <tex>e</tex> не может быть включено в <tex>F</tex>. В противном случае <tex>e</tex> соединяет разные компоненты связности <tex>F</tex>, тогда существует [[Лемма о безопасном ребре#Необходимые определения|разрез]] <tex> \langle S, T \rangle </tex> такой, что одна из компонент связности составляет одну его часть, а оставшаяся часть графа - вторую. Тогда <tex>e</tex> и есть минимальное ребро, пересекающее этот разрез. Значит, из [[Лемма о безопасном ребре|леммы о безопасном ребре]] следует, что <tex>F+e</tex> можно продолжить до MST, поэтому добавим это ребро в <tex>F</tex>.<br>
Несложно понять, что после выполнения такой процедуры получится остовное дерево, при этом его минимальность вытекает из леммы о безопасном ребре.
==Реализация==
<b>Вход</b>: граф <tex>G = (V, E)</tex><br>
<b>Выход</b>: минимальный остов <tex>F</tex> графа <tex>G</tex><br>
1) <tex>F := (V, \varnothing)</tex><br>
1) Отсортируем <tex>E</tex> по весу ребер.<br>
2) Заведем систему непересекающихся множеств (DSU) и инициализируем ее множеством <tex>V</tex>.<br>
3) Перебирая ребра <tex>uv \in EG</tex> в порядке увеличения веса, смотрим, принадлежат ли <tex>u</tex> и <tex>v</tex> одному множеству. Если нет, то объединяем множества, в которых лежат <tex>u</tex> и <tex>v</tex>, и добавляем ребро <tex>uv</tex> к <tex>F</tex>.<br>
==Асимптотика==
Сортировка <tex>E</tex> займет <tex>O(E\log E)</tex>.<br>
Работа с DSU займет <tex>O(E\alpha(V))</tex>, где <tex>\alpha</tex> - обратная функция Аккермана, которая не превосходит 4 во всех практических приложениях и которую можно принять за константу.<br>
Алгоритм работает за <tex>O(E(\log E+\alpha(V))) = O(E\log E) = O(E\log V^2) = O(E\log V)</tex>.
==Литература==
* ''Кормен, Томас Х., Лейзерсон, Чарльз И., Ривест, Рональд Л., Штайн Клиффорд'' '''Алгоритмы: построение и анализ''', 2-е издание. Пер. с англ. — М.:Издательский дом "Вильямс", 2010. — 1296 с.: ил. — Парал. тит. англ. — ISBN 978-5-8459-0857-5 (рус.)
==См. также==
* [[Алгоритм Прима]]
[[Категория: Алгоритмы и структуры данных]]
[[Категория: Остовные деревья ]]