Изменения

Перейти к: навигация, поиск
Необходимые определения
[[Файл:MST-example.png|right|thumb|200px|Пример минимального остовного дерева.]]==Минимальное остовное деревоНеобходимые определения==Дан Рассмотрим связный неориентированный взвешенный [[Основные определения теории графов|граф ]] <tex> G = (V, E) </tex>, где <tex>\ V </tex> {{- --}} множество [[Основные определения теории графов| вершин]], <tex>\ E </tex> {{- --}} множество [[Основные определения теории графов|ребер]]. Для каждого Вес ребра <tex>\ e \in E </tex> задана весовая определяется, как функция <tex>\ w(u, v) </tex>, которая определяет стоимость перехода из <tex>: E \ u </tex> в <tex>to \ v mathbb{R} </tex>.
{{Определение
|id = spanning_tree
|definition =
Минимальным остовным деревом'''Остовное дерево''' (как вариант MSTангл. ''spanning tree'') графа <tex> G = (V, E) </tex> называется ациклическое подмножество {{---}} ациклический связный подграф данного связного неориентированного графа, в который входят все его вершины.}}{{Определение|definition ='''Минимальное остовное дерево''' (англ. ''minimum spanning tree'') графа <tex> T \subseteq G = ( V, E ) </tex> {{---}} это его ациклический связный подграф, которое соединяется в который входят все его вершины <tex> G </tex> и чей общий вес минимален. <br>Граф может содержать несколько минимальных остовных деревьев, обладающий минимальным суммарным весом ребер.
}}
Заметим, что граф может содержать несколько минимальных остовных деревьев.
Для формулировки и доказательства леммы о безопасном ребре рассмотрим следующие определения.
==Безопасное ребро==Пусть <tex> A G'</tex> {{--- подмножество }} подграф некоторого минимального остовного дерева графа <tex> G = (V, E) </tex>, которое мы хотим полностью достроить до MST.
{{Определение
|definition =
Ребро <tex> (u, v) \notin A G' </tex> называется '''безопасным''' (англ. ''safe edge''), если при добавлении его в <tex> A G' </tex>, <tex> A G' \cup \{ ( u, v ) \}</tex> остается подмножеством также является подграфом некоторого минимального остовного дерева графа <tex> G </tex>.}} ==Разрез=={{Определение|definition = '''Разрезом ''' (англ. ''cut'') неориентированного графа <tex> G = (V, E) </tex> называется разбиение <tex> V </tex> на два непересекающихся подмножества: <tex> S </tex> и <tex> T = V - \setminus S </tex>. Обозначается как <tex> (\langle S, V - S) </tex>.}} ==Пересечение разреза=={{Определение|definition = Мы говорим, что ребро <tex> (u, v) T \in E </tex> пересекает разрез <tex> (S, V - S) </tex>, если один из его концов оказывается в множестве <tex> S </tex>, а другой в множестве <tex> (V - S) rangle </tex>.}} ==Согласованность разреза=={{Определение|definition = Мы говорим, что разрез согласован с множеством <tex> A </tex> по ребрам, если ни одно ребро из <tex> A </tex> не пересекает разрез.}} ==Легкое ребро=={{Определение
|definition =
Ребро<tex> ( u, пересекающее v ) \in E </tex> '''пересекает''' (англ. ''crosses'') разрез<tex> \langle S, является легкимT \rangle </tex>, если оно имеет минимальный вес среди всех реберодин из его концов принадлежит множеству <tex> S </tex>, пересекающих разреза другой {{---}} множеству <tex> T </tex>.
}}
Заметим, что может быть несколько легких ребер одновременно.
==Лемма о безопасном ребре==
{{Теорема
|statement=
Пусть Рассмотрим связный неориентированный взвешенный граф <tex>\ G = (V, E) </tex> - связный неориентированный граф с действительной весовой функцией <tex> w </tex>, определенной на <tex> : E \to \mathbb{R}</tex>. Пусть <tex> A G' = ( V, E' ) </tex> {{--- подмножество }} подграф некоторого минимального остовного дерева <tex> E G </tex>, которое входит в некоторое минимальное остовное дерево графа <tex> G </tex>; <tex> (\langle S, V - S) T \rangle </tex> {{--- }} разрез <tex> G </tex>, согласованный с такой, что ни одно ребро из <tex> A E' </tex> по ребрамне пересекает разрез, а <tex> (u, v) </tex> {{--- легкое }} реброминимального веса среди всех ребер, пересекающее пересекающих разрез <tex> (\langle S, V - S) T \rangle </tex>. Тогда ребро <tex> e = (u, v) </tex> является безопасным для <tex> A G'</tex>.
|proof=
dasdasd[[Файл:Лемма_о_безопасном_ребре.png‎|right|thumb|300px]]Достроим <tex> E' </tex> до некоторого минимального остовного дерева, обозначим его <tex>T_{min}</tex>. Если ребро <tex>e \in T_{min}</tex>, то лемма доказана, поэтому рассмотрим случай, когда ребро <tex>e \notin T_{min}</tex>. Рассмотрим путь в <tex>T_{min}</tex> от вершины <tex>u</tex> до вершины <tex>v</tex>. Так как эти вершины принадлежат разным долям разреза, то хотя бы одно ребро пути пересекает разрез, назовем его <tex>e'</tex>. По условию леммы <tex>w(e) \leqslant w(e')</tex>. Заменим ребро <tex>e'</tex> в <tex>T_{min}</tex> на ребро <tex>e</tex>. Полученное дерево также является минимальным остовным деревом графа <tex>G</tex>, поскольку все вершины <tex>G</tex> по-прежнему связаны и вес дерева не увеличился. Следовательно <tex>E' \cup \{e\} </tex> можно дополнить до минимального остовного дерева в графе <tex>G</tex>, то есть ребро <tex>e</tex> {{---}} безопасное.
}}
 
==Cм. также==
*[[Алгоритм Прима]]
*[[Алгоритм Краскала]]
*[[Алгоритм Борувки]]
 
==Источники информации==
* Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. {{---}} Алгоритмы. Построение и анализ : Вильямс, 2-е издание, 2005, С. 644-649
 
[[Категория: Алгоритмы и структуры данных]]
[[Категория: Остовные деревья]]
[[Категория: Построение остовных деревьев]]
Анонимный участник

Навигация