关于图的几个概念定义:
- 连通图:在无向图中,若任意两个顶点vi与<span id="MathJax-Span-7" class="mrow"><span id="MathJax-Span-8" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-9" class="mi">v<sub><span id="MathJax-Span-10" class="mi">j都有路径相通,则称该无向图为连通图。
- 强连通图:在有向图中,若任意两个顶点<span id="MathJax-Span-12" class="mrow"><span id="MathJax-Span-13" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-14" class="mi">v<sub><span id="MathJax-Span-15" class="mi">i与<span id="MathJax-Span-17" class="mrow"><span id="MathJax-Span-18" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-19" class="mi">v<sub><span id="MathJax-Span-20" class="mi">j都有路径相通,则称该有向图为强连通图。
- 连通网:在连通图中,若图的边具有一定的意义,每一条边都对应着一个数,称为权;权代表着连接连个顶点的代价,称这种连通图叫做连通网。
- 生成树:一个连通图的生成树是指一个连通子图,它含有图中全部n个顶点,但只有足以构成一棵树的n-1条边。一颗有n个顶点的生成树有且仅有n-1条边,如果生成树中再添加一条边,则必定成环。
- 最小生成树:在连通网的所有生成树中,所有边的代价和最小的生成树,称为最小生成树。

(一)Kruskal算法
1.介绍
此算法可以称为“加边法”,初始最小生成树边数为0,每迭代一次就选择一条满足条件的最小代价边,加入到最小生成树的边集合里。
- 把图中的所有边按代价从小到大排序;
- 把图中的n个顶点看成独立的n棵树组成的森林;
- 按权值从小到大选择边,所选的边连接的两个顶点<span id="MathJax-Span-22" class="mrow"><span id="MathJax-Span-23" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-24" class="mi">u<span id="MathJax-Span-25" class="mi"><sub>i</sub><span id="MathJax-Span-26" class="mo">,<span id="MathJax-Span-27" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-28" class="mi">v<sub><span id="MathJax-Span-29" class="mi">i应属于两颗不同的树,则成为最小生成树的一条边,并将这两颗树合并作为一颗树。
- 重复3.,直到所有顶点都在一颗树内或者有n-1条边为止。

2.算法分析
假若以“堆”结构来存放边进行堆排序,对于包含 e 条边的网,上述算法排序的时间复杂度为 O(e㏒2e)。只要采取合适的数据结构,算法的时间复杂度为 O(e㏒2e)。与普里姆算法相比,该算法更适合于求稀疏图的最小生成树。
(二)Prim算法
1.算法介绍
此算法可以称为“加点法”,每次迭代选择代价最小的边对应的点,加入到最小生成树中。算法从某一个顶点s开始,逐渐长大覆盖整个连通网的所有顶点。
- 图的所有顶点集合为<span id="MathJax-Span-31" class="mrow"><span id="MathJax-Span-32" class="mi">V;初始令集合<span id="MathJax-Span-34" class="mrow"><span id="MathJax-Span-35" class="mi">u<span id="MathJax-Span-36" class="mo">=<span id="MathJax-Span-37" class="mo">{<span id="MathJax-Span-38" class="mi">s<span id="MathJax-Span-39" class="mo">}<span id="MathJax-Span-40" class="mo">,<span id="MathJax-Span-41" class="mi">v<span id="MathJax-Span-42" class="mo">=<span id="MathJax-Span-43" class="mi">V<span id="MathJax-Span-44" class="mo">−<span id="MathJax-Span-45" class="mi">u;
- 在两个集合<span id="MathJax-Span-47" class="mrow"><span id="MathJax-Span-48" class="mi">u<span id="MathJax-Span-49" class="mo">,<span id="MathJax-Span-50" class="mi">v能够组成的边中,选择一条代价最小的边<span id="MathJax-Span-52" class="mrow"><span id="MathJax-Span-53" class="mo">(<span id="MathJax-Span-54" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-55" class="mi">u<span id="MathJax-Span-56" class="mn"><sub>0</sub><span id="MathJax-Span-57" class="mo">,<span id="MathJax-Span-58" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-59" class="mi">v<span id="MathJax-Span-60" class="mn"><sub>0</sub><span id="MathJax-Span-61" class="mo">),加入到最小生成树中,并把<span id="MathJax-Span-63" class="mrow"><span id="MathJax-Span-64" class="msubsup"><span id="MathJax-Span-65" class="mi">v<sub><span id="MathJax-Span-66" class="mn">0并入到集合u中。
- 重复上述步骤,直到最小生成树有n-1条边或者n个顶点为止。

2.算法分析
该算法时间复杂度为 O(n2),与图结构的边数无关,适合稠密图。(n是点的数量)