C++ / ACM 自学笔记 · v5.0

P3366 最小生成树

原题入口

对应章节:五、数据结构与算法 → (十五) 图论入门。

(一) 任务与输出目标

选 n-1 条边连通全部顶点并最小化总权,不连通输出 orz。

(二) 建模与推导

按边权排序,每次选连接两个不同连通块的最小边。当前块形成一个割;若某棵最优生成树没有这条边,把它加入就形成环,环上还有跨过该割的边。替换掉那条不更小的边,连通性保留、总权不增加。因此贪心选择可以接进某个最优树。两端已经同组的边会形成环,跳过;并查集负责判断与合并。选满 n-1 条时得到生成树,否则仍存在分开的块。

(三) 手算与过程

三角形边权 1、2、5:先选 1 和 2,第三边两端已经同组,跳过,总代价 3。

按具体数据展开的处理与返回过程

(四) 带注释实现

完整源文件

#include <bits/stdc++.h>
#define int long long
#define endl '\n'
using namespace std;

struct DSU {
    vector<int> parent, size;

    DSU(int n) : parent(n + 1), size(n + 1, 1) {
        iota(parent.begin(), parent.end(), 0);
    }

    int find(int x) {
        return parent[x] == x ? x : parent[x] = find(parent[x]);
    } // 路径压缩到代表节点。

    bool unite(int a, int b) {
        a = find(a);
        b = find(b);
        if (a == b)
            return false;
        if (size[a] < size[b])
            swap(a, b);
        parent[b] = a;
        size[a] += size[b];
        return true; // 小树挂到大树,控制路径长度。
    }
};

void solve() {
    int n, m;
    cin >> n >> m;
    vector<tuple<int, int, int>> edges(m);
    for (auto& [w, u, v] : edges)
        cin >> u >> v >> w;
    sort(edges.begin(), edges.end());
    DSU dsu(n);
    int answer = 0;
    int chosen = 0;
    for (auto [w, u, v] : edges)
        if (dsu.unite(u, v)) {
            answer += w;
            ++chosen;
        } // 不同组之间才加入边。
    if (chosen == n - 1)
        cout << answer << '\n';
    else
        cout << "orz\n";
}

signed main() {
    ios::sync_with_stdio(false); // 关闭同步,使用 cin 与 cout 完成输入输出。
    cin.tie(0), cout.tie(0);

    int T = 1; // 本题读入一组数据。
    // cin >> T; // 题目给出测试组数时开启,并在 solve 中处理一组。
    while (T--)
        solve();
}

(五) 复杂度

排序 \(O(m\log m)\),并查集 \(O(m\alpha(n))\),空间 \(O(n+m)\)。

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