logo

הפוך אלגוריתם מחיקה עבור עץ טווח מינימלי

נסה את זה ב-GfG Practice הפוך אלגוריתם מחיקה עבור עץ טווח מינימלי' title= #practiceLinkDiv { display: none !חשוב; }

אלגוריתם מחיקה הפוכה קשור קשר הדוק אליו האלגוריתם של קרוסקל . באלגוריתם של Kruskal מה שאנחנו עושים זה: מיון קצוות לפי סדר הגדלת משקלם. לאחר המיון אנחנו אחד אחד בוחרים קצוות בסדר הולך וגדל. אנו כוללים קצה שנבחר נוכחי אם על ידי הכללת זה בעץ המתפרש לא יוצרים שום מחזור עד שיהיו קצוות V-1 בעץ המתפרש שבו V = מספר הקודקודים.

באלגוריתם Delete Reverse אנו ממיינים את כל הקצוות פּוֹחֵת סדר משקלם. לאחר המיון אנחנו אחד אחד בוחרים קצוות בסדר יורד. אָנוּ כלול קצה שנבחר אם לא כולל קצה זרם גורם לניתוק בגרף הנוכחי . הרעיון המרכזי הוא delete edge אם מחיקתו אינה מובילה לניתוק הגרף.

רשימת אתחול python

האלגוריתם:



  1. מיין את כל הקצוות של הגרף בסדר לא הולך וגדל של משקלי הקצוות.
  2. אתחול MST כגרף מקורי והסר קצוות נוספים באמצעות שלב 3.
  3. בחר את קצה המשקל הגבוה ביותר מהקצוות הנותרים ו בדוק אם מחיקת הקצה מנתקת את הגרף   או לא .
     אם מתנתקים אז אנחנו לא מוחקים את הקצה.
    אחרת אנחנו מוחקים את הקצה וממשיכים. 

אִיוּר:  

הבה נבין בעזרת הדוגמה הבאה:

reversedelete2


אם נמחק את קצה המשקל הגבוה ביותר של משקל 14 גרף לא יתנתק אז נסיר אותו. 
 

reversedelete3' title=


לאחר מכן אנו מוחקים 11 מכיוון שמחיקתו לא מנתקת את הגרף. 
 

reversedelete4' title=


לאחר מכן אנו מוחקים 10 מכיוון שמחיקתו לא מנתקת את הגרף. 
 

reversedelete5' title=


הבא הוא 9. אנחנו לא יכולים למחוק 9 מכיוון שמחיקתו גורמת לניתוק. 
 

' title=


אנחנו ממשיכים בדרך זו והקצוות הבאים נשארים ב-MST הסופי. 

Edges in MST  
(3 4)
(0 7)
(2 3)
(2 5)
(0 1)
(5 6)
(2 8)
(6 7)

הערה: במקרה של קצוות משקל זהים נוכל לבחור כל קצה של אותם קצוות משקל.

תרגול מומלץ הפוך אלגוריתם מחיקה עבור עץ טווח מינימלי נסה את זה!

יישום:

C++
// C++ program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm #include   using namespace std; // Creating shortcut for an integer pair typedef pair<int int> iPair; // Graph class represents a directed graph // using adjacency list representation class Graph {  int V; // No. of vertices  list<int> *adj;  vector< pair<int iPair> > edges;  void DFS(int v bool visited[]); public:  Graph(int V); // Constructor  // function to add an edge to graph  void addEdge(int u int v int w);  // Returns true if graph is connected  bool isConnected();  void reverseDeleteMST(); }; Graph::Graph(int V) {  this->V = V;  adj = new list<int>[V]; } void Graph::addEdge(int u int v int w) {  adj[u].push_back(v); // Add w to v’s list.  adj[v].push_back(u); // Add w to v’s list.  edges.push_back({w {u v}}); } void Graph::DFS(int v bool visited[]) {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  // Recur for all the vertices adjacent to  // this vertex  list<int>::iterator i;  for (i = adj[v].begin(); i != adj[v].end(); ++i)  if (!visited[*i])  DFS(*i visited); } // Returns true if given graph is connected else false bool Graph::isConnected() {  bool visited[V];  memset(visited false sizeof(visited));  // Find all reachable vertices from first vertex  DFS(0 visited);  // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (int i=1; i<V; i++)  if (visited[i] == false)  return false;  return true; } // This function assumes that edge (u v) // exists in graph or not void Graph::reverseDeleteMST() {  // Sort edges in increasing order on basis of cost  sort(edges.begin() edges.end());  int mst_wt = 0; // Initialize weight of MST  cout << 'Edges in MSTn';  // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (int i=edges.size()-1; i>=0; i--)  {  int u = edges[i].second.first;  int v = edges[i].second.second;  // Remove edge from undirected graph  adj[u].remove(v);  adj[v].remove(u);  // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this   // edge becomes part of MST.  if (isConnected() == false)  {  adj[u].push_back(v);  adj[v].push_back(u);  // This edge is part of MST  cout << '(' << u << ' ' << v << ') n';  mst_wt += edges[i].first;  }  }  cout << 'Total weight of MST is ' << mst_wt; } // Driver code int main() {  // create the graph given in above figure  int V = 9;  Graph g(V);  // making above shown graph  g.addEdge(0 1 4);  g.addEdge(0 7 8);  g.addEdge(1 2 8);  g.addEdge(1 7 11);  g.addEdge(2 3 7);  g.addEdge(2 8 2);  g.addEdge(2 5 4);  g.addEdge(3 4 9);  g.addEdge(3 5 14);  g.addEdge(4 5 10);  g.addEdge(5 6 2);  g.addEdge(6 7 1);  g.addEdge(6 8 6);  g.addEdge(7 8 7);  g.reverseDeleteMST();  return 0; } 
Java
// Java program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm import java.util.*; // class to represent an edge class Edge implements Comparable<Edge> {  int u v w;  Edge(int u int v int w)  {  this.u = u;  this.w = w;  this.v = v;  }  public int compareTo(Edge other)  {  return (this.w - other.w);  } } // Class to represent a graph using adjacency list // representation public class GFG {  private int V; // No. of vertices  private List<Integer>[] adj;  private List<Edge> edges;  @SuppressWarnings({ 'unchecked' 'deprecated' })  public GFG(int v) // Constructor  {  V = v;  adj = new ArrayList[v];  for (int i = 0; i < v; i++)  adj[i] = new ArrayList<Integer>();  edges = new ArrayList<Edge>();  }  // function to Add an edge  public void AddEdge(int u int v int w)  {  adj[u].add(v); // Add w to v’s list.  adj[v].add(u); // Add w to v’s list.  edges.add(new Edge(u v w));  }  // function to perform dfs  private void DFS(int v boolean[] visited)  {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  // Recur for all the vertices adjacent to  // this vertex  for (int i : adj[v]) {  if (!visited[i])  DFS(i visited);  }  }  // Returns true if given graph is connected else false  private boolean IsConnected()  {  boolean[] visited = new boolean[V];  // Find all reachable vertices from first vertex  DFS(0 visited);  // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (int i = 1; i < V; i++) {  if (visited[i] == false)  return false;  }  return true;  }  // This function assumes that edge (u v)  // exists in graph or not  public void ReverseDeleteMST()  {  // Sort edges in increasing order on basis of cost  Collections.sort(edges);  int mst_wt = 0; // Initialize weight of MST  System.out.println('Edges in MST');  // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (int i = edges.size() - 1; i >= 0; i--) {  int u = edges.get(i).u;  int v = edges.get(i).v;  // Remove edge from undirected graph  adj[u].remove(adj[u].indexOf(v));  adj[v].remove(adj[v].indexOf(u));  // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this  // edge becomes part of MST.  if (IsConnected() == false) {  adj[u].add(v);  adj[v].add(u);  // This edge is part of MST  System.out.println('(' + u + ' ' + v  + ')');  mst_wt += edges.get(i).w;  }  }  System.out.println('Total weight of MST is '  + mst_wt);  }  // Driver code  public static void main(String[] args)  {  // create the graph given in above figure  int V = 9;  GFG g = new GFG(V);  // making above shown graph  g.AddEdge(0 1 4);  g.AddEdge(0 7 8);  g.AddEdge(1 2 8);  g.AddEdge(1 7 11);  g.AddEdge(2 3 7);  g.AddEdge(2 8 2);  g.AddEdge(2 5 4);  g.AddEdge(3 4 9);  g.AddEdge(3 5 14);  g.AddEdge(4 5 10);  g.AddEdge(5 6 2);  g.AddEdge(6 7 1);  g.AddEdge(6 8 6);  g.AddEdge(7 8 7);  g.ReverseDeleteMST();  } } // This code is contributed by Prithi_Dey 
Python3
# Python3 program to find Minimum Spanning Tree # of a graph using Reverse Delete Algorithm # Graph class represents a directed graph # using adjacency list representation class Graph: def __init__(self v): # No. of vertices self.v = v self.adj = [0] * v self.edges = [] for i in range(v): self.adj[i] = [] # function to add an edge to graph def addEdge(self u: int v: int w: int): self.adj[u].append(v) # Add w to v’s list. self.adj[v].append(u) # Add w to v’s list. self.edges.append((w (u v))) def dfs(self v: int visited: list): # Mark the current node as visited and print it visited[v] = True # Recur for all the vertices adjacent to # this vertex for i in self.adj[v]: if not visited[i]: self.dfs(i visited) # Returns true if graph is connected # Returns true if given graph is connected else false def connected(self): visited = [False] * self.v # Find all reachable vertices from first vertex self.dfs(0 visited) # If set of reachable vertices includes all # return true. for i in range(1 self.v): if not visited[i]: return False return True # This function assumes that edge (u v) # exists in graph or not def reverseDeleteMST(self): # Sort edges in increasing order on basis of cost self.edges.sort(key = lambda a: a[0]) mst_wt = 0 # Initialize weight of MST print('Edges in MST') # Iterate through all sorted edges in # decreasing order of weights for i in range(len(self.edges) - 1 -1 -1): u = self.edges[i][1][0] v = self.edges[i][1][1] # Remove edge from undirected graph self.adj[u].remove(v) self.adj[v].remove(u) # Adding the edge back if removing it # causes disconnection. In this case this # edge becomes part of MST. if self.connected() == False: self.adj[u].append(v) self.adj[v].append(u) # This edge is part of MST print('( %d %d )' % (u v)) mst_wt += self.edges[i][0] print('Total weight of MST is' mst_wt) # Driver Code if __name__ == '__main__': # create the graph given in above figure V = 9 g = Graph(V) # making above shown graph g.addEdge(0 1 4) g.addEdge(0 7 8) g.addEdge(1 2 8) g.addEdge(1 7 11) g.addEdge(2 3 7) g.addEdge(2 8 2) g.addEdge(2 5 4) g.addEdge(3 4 9) g.addEdge(3 5 14) g.addEdge(4 5 10) g.addEdge(5 6 2) g.addEdge(6 7 1) g.addEdge(6 8 6) g.addEdge(7 8 7) g.reverseDeleteMST() # This code is contributed by # sanjeev2552 
C#
// C# program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm using System; using System.Collections.Generic; // class to represent an edge public class Edge : IComparable<Edge> {  public int u v w;  public Edge(int u int v int w)  {  this.u = u;  this.v = v;  this.w = w;  }  public int CompareTo(Edge other)  {  return this.w.CompareTo(other.w);  } } // Graph class represents a directed graph // using adjacency list representation public class Graph {  private int V; // No. of vertices  private List<int>[] adj;  private List<Edge> edges;  public Graph(int v) // Constructor  {  V = v;  adj = new List<int>[ v ];  for (int i = 0; i < v; i++)  adj[i] = new List<int>();  edges = new List<Edge>();  }  // function to Add an edge  public void AddEdge(int u int v int w)  {  adj[u].Add(v); // Add w to v’s list.  adj[v].Add(u); // Add w to v’s list.  edges.Add(new Edge(u v w));  }  // function to perform dfs  private void DFS(int v bool[] visited)  {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  // Recur for all the vertices adjacent to  // this vertex  foreach(int i in adj[v])  {  if (!visited[i])  DFS(i visited);  }  }  // Returns true if given graph is connected else false  private bool IsConnected()  {  bool[] visited = new bool[V];  // Find all reachable vertices from first vertex  DFS(0 visited);  // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (int i = 1; i < V; i++) {  if (visited[i] == false)  return false;  }  return true;  }  // This function assumes that edge (u v)  // exists in graph or not  public void ReverseDeleteMST()  {  // Sort edges in increasing order on basis of cost  edges.Sort();  int mst_wt = 0; // Initialize weight of MST  Console.WriteLine('Edges in MST');  // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (int i = edges.Count - 1; i >= 0; i--) {  int u = edges[i].u;  int v = edges[i].v;  // Remove edge from undirected graph  adj[u].Remove(v);  adj[v].Remove(u);  // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this  // edge becomes part of MST.  if (IsConnected() == false) {  adj[u].Add(v);  adj[v].Add(u);  // This edge is part of MST  Console.WriteLine('({0} {1})' u v);  mst_wt += edges[i].w;  }  }  Console.WriteLine('Total weight of MST is {0}'  mst_wt);  } } class GFG {  // Driver code  static void Main(string[] args)  {  // create the graph given in above figure  int V = 9;  Graph g = new Graph(V);  // making above shown graph  g.AddEdge(0 1 4);  g.AddEdge(0 7 8);  g.AddEdge(1 2 8);  g.AddEdge(1 7 11);  g.AddEdge(2 3 7);  g.AddEdge(2 8 2);  g.AddEdge(2 5 4);  g.AddEdge(3 4 9);  g.AddEdge(3 5 14);  g.AddEdge(4 5 10);  g.AddEdge(5 6 2);  g.AddEdge(6 7 1);  g.AddEdge(6 8 6);  g.AddEdge(7 8 7);  g.ReverseDeleteMST();  } } // This code is contributed by cavi4762 
JavaScript
// Javascript program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm // Graph class represents a directed graph // using adjacency list representation class Graph {  // Constructor  constructor(V) {  this.V = V;  this.adj = [];  this.edges = [];  for (let i = 0; i < V; i++) {  this.adj[i] = [];  }  }    // function to add an edge to graph  addEdge(u v w) {  this.adj[u].push(v);// Add w to v’s list.  this.adj[v].push(u);// Add w to v’s list.  this.edges.push([w [u v]]);  }  DFS(v visited) {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  for (const i of this.adj[v]) {  if (!visited[i]) {  this.DFS(i visited);  }  }  }  // Returns true if given graph is connected else false  isConnected() {  const visited = [];  for (let i = 0; i < this.V; i++) {  visited[i] = false;  }    // Find all reachable vertices from first vertex  this.DFS(0 visited);    // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (let i = 1; i < this.V; i++) {  if (!visited[i]) {  return false;  }  }  return true;  }  // This function assumes that edge (u v)  // exists in graph or not  reverseDeleteMST() {    // Sort edges in increasing order on basis of cost  this.edges.sort((a b) => a[0] - b[0]);    let mstWt = 0;// Initialize weight of MST    console.log('Edges in MST');    // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (let i = this.edges.length - 1; i >= 0; i--) {  const [u v] = this.edges[i][1];    // Remove edge from undirected graph  this.adj[u] = this.adj[u].filter(x => x !== v);  this.adj[v] = this.adj[v].filter(x => x !== u);    // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this   // edge becomes part of MST.  if (!this.isConnected()) {  this.adj[u].push(v);  this.adj[v].push(u);    // This edge is part of MST  console.log(`(${u} ${v})`);  mstWt += this.edges[i][0];  }  }  console.log(`Total weight of MST is ${mstWt}`);  } } // Driver code function main() {  // create the graph given in above figure  var V = 9;  var g = new Graph(V);  // making above shown graph  g.addEdge(0 1 4);  g.addEdge(0 7 8);  g.addEdge(1 2 8);  g.addEdge(1 7 11);  g.addEdge(2 3 7);  g.addEdge(2 8 2);  g.addEdge(2 5 4);  g.addEdge(3 4 9);  g.addEdge(3 5 14);  g.addEdge(4 5 10);  g.addEdge(5 6 2);  g.addEdge(6 7 1);  g.addEdge(6 8 6);  g.addEdge(7 8 7);  g.reverseDeleteMST(); } main(); 

תְפוּקָה
Edges in MST (3 4) (0 7) (2 3) (2 5) (0 1) (5 6) (2 8) (6 7) Total weight of MST is 37 

מורכבות הזמן: O((E*(V+E)) + E log E) כאשר E הוא מספר הקצוות.

מורכבות החלל: O(V+E) כאשר V הוא מספר הקודקודים ו-E הוא מספר הקצוות. אנו משתמשים ברשימת סמיכות כדי לאחסן את הגרף ולכן אנו זקוקים לרווח פרופורציונלי ל-O(V+E).

הערות: 

כיצד להמיר מחרוזת למספר שלם ב-java
  1. המימוש לעיל הוא יישום פשוט/נאיבי של אלגוריתם מחיקה הפוכה וניתן לבצע אופטימיזציה ל-O(E log V (log log V)3) [מקור: שבוע ]. אבל מורכבות הזמן האופטימלית הזו עדיין קטנה מ מִצטַנֵעַ ו קרוסקל אלגוריתמים עבור MST.
  2. היישום לעיל משנה את הגרף המקורי. אנו יכולים ליצור עותק של הגרף אם יש לשמור על הגרף המקורי.

 

צור חידון