P算法流程
一开始图中所有的边都默认被锁住了,只有边被解锁了,才能考虑要不要这条边。一开始图中所有的点也都默认全部被锁住了,只有选中了某个点,这个点才被解锁,并且这个点的直接边(从这个点出发的边)也全部被解锁。解锁的点放入一个集合。
所以,一开始从图中任意一点出发,在这个点的所有直接边里选一条权值最小的边,如果这条边的的两侧有新结点,就解锁这个结点;如果没有新结点,就不要这条边。然后新解锁的结点的直接边又全部被解锁了,再在这些边里面选权值最小的边…周而复始。
总的来说,P算法流程就是,先从某个点出发,解锁一批边,选条最小的边解锁一个新结点,再解锁一批边…
P算法不需要用到并查集,因为总是一个点解锁一批边,在这一批边里选一个点放入集合里。每次都是一个一个点进入集合,根本不存在两大片集合要合并的问题。所以表示解锁的点只需要一个集合就可以。当然边的选择还是要用到小根堆。
大家可以按照上面的思路和下面图片来理一下思路:
package com.harrison.class11; import java.util.Comparator; import java.util.HashSet; import java.util.PriorityQueue; import java.util.Set; import com.harrison.class11.Code01_NodeEdgeGraph.*; public class Code06_Prim { public static class EdgeComparator implements Comparator<Edge>{ public int compare(Edge e1,Edge e2) { return e1.weight-e2.weight; } } public static Set<Edge> primMST(Graph graph){ // 按边的权值组织的小根堆 PriorityQueue<Edge> pq=new PriorityQueue<>(new EdgeComparator()); // 解锁的点放入这个集合里 HashSet<Node> nodeSet=new HashSet<>(); // 保证放入小根堆里的边不会重复 HashSet<Edge> edgeSet=new HashSet<>(); // 选好的边就依次放入这个集合 Set<Edge> ans=new HashSet<>(); // for循环只是为了防止森林的出现,也可以去掉此for循环 // 因为面试题中不会出现森林,不管有向无向 for(Node node:graph.nodes.values()) { if(!nodeSet.contains(node)) { nodeSet.add(node); for(Edge edge:node.edges) {// 接下来由这个点解锁一批边 if(!edgeSet.contains(edge)) { pq.add(edge); edgeSet.add(edge); } } while(!pq.isEmpty()) { Edge edge=pq.poll();// 弹出权值最小的边 Node toNode=edge.to; if(!nodeSet.contains(toNode)) { nodeSet.add(toNode); ans.add(edge); for(Edge nextEdge:node.edges) { if(!edgeSet.contains(nextEdge)) { pq.add(nextEdge); edgeSet.add(nextEdge); } } } } } break; } return ans; } }
最后再总结一下:
1)随便选一个结点解锁,相邻的边也全部解锁,然后选一条权值最小的边
2)新解锁的边两侧有新结点,则把新节点给解锁,并把新解锁的边考虑在最小生成树里面;新解锁的边两侧没有新结点,则不将新解锁的边考虑在最小生成树里面
3)新解锁的结点所有相邻的边被解锁,已经被考虑在最小生成树里的边不重复解锁,然后在所有相邻的边里选择一条权值最小的边,重复步骤 2)周而复始,一直到把所有的点都解锁完