最小產生樹---Prim

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Prim演算法

1.概覽

普裡姆演算法（Prim演算法），圖論中的一種演算法，可在加權連通圖裡搜尋最小產生樹。意即由此演算法搜尋到的邊子集所構成的樹中，不但包括了連通圖裡的所有頂點（英語：Vertex (graph theory)），且其所有邊的權值之和亦為最小。該演算法於1930年由捷克數學家沃伊捷赫·亞爾尼克（英語：Vojtěch Jarník）發現；並在1957年由美國電腦科學家羅伯特·普裡姆（英語：Robert C. Prim）獨立發現；1959年，艾茲格·迪科斯徹再次發現了該演算法。因此，在某些場合，普裡姆演算法又被稱為DJP演算法、亞爾尼克演算法或普裡姆－亞爾尼克演算法。

 

2.演算法簡單描述

1).輸入：一個加權連通圖，其中頂點集合為V，邊集合為E；

2).初始化：Vnew = {x}，其中x為集合V中的任一節點（起始點），Enew = {},為空白；

3).重複下列操作，直到Vnew = V：

a.在集合E中選取權值最小的邊<u, v>，其中u為集合Vnew中的元素，而v不在Vnew集合當中，並且v∈V（如果存在有多條滿足前述條件即具有相同權值的邊，則可任意選取其中之一）；

b.將v加入集合Vnew中，將<u, v>邊加入集合Enew中；

4).輸出：使用集合Vnew和Enew來描述所得到的最小產生樹。

 

下面對演算法的圖例描述

圖例---------------------------	說明-----------------------------------------------------	不可選	可選---------	已選-----------------
	為原始的加權連通圖。每條邊一側的數字代表其權值。	-	-	-
	頂點D被任意選為起始點。頂點A、B、E和F通過單條邊與D相連。A是距離D最近的頂點，因此將A及對應邊AD以高亮表示。	C, G	A, B, E, F	D
	下一個頂點為距離D或A最近的頂點。B距D為9，距A為7，E為15，F為6。因此，F距D或A最近，因此將頂點F與相應邊DF以高亮表示。	C, G	B, E, F	A, D
	演算法繼續重複上面的步驟。距離A為7的頂點B被高亮表示。	C	B, E, G	A, D, F
	在當前情況下，可以在C、E與G間進行選擇。C距B為8，E距B為7，G距F為11。E最近，因此將頂點E與相應邊BE高亮表示。	無	C, E, G	A, D, F, B
	這裡，可供選擇的頂點只有C和G。C距E為5，G距E為9，故選取C，並與邊EC一同高亮表示。	無	C, G	A, D, F, B, E
	頂點G是唯一剩下的頂點，它距F為11，距E為9，E最近，故高亮表示G及相應邊EG。	無	G	A, D, F, B, E, C
	現在，所有頂點均已被選取，圖中綠色部分即為連通圖的最小產生樹。在此例中，最小產生樹的權值之和為39。	無	無	A, D, F, B, E, C, G