[并查集][最小生成树]PJOJ 2560 雀斑连线/luogu 2921 修复公路

本文介绍了一道关于连接点以形成最小总连线长度的问题,并通过最小生成树算法解决该问题。利用并查集来判断边的两端是否已连接,从而避免形成环路,确保最终形成的树是最小生成树。

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题目描述
In an episode of the Dick Van Dyke show, little Richie connects the freckles on his Dad’s back to form a picture of the Liberty Bell. Alas, one of the freckles turns out to be a scar, so his Ripley’s engagement falls through.
Consider Dick’s back to be a plane with freckles at various (x,y) locations. Your job is to tell Richie how to connect the dots so as to minimize the amount of ink used. Richie connects the dots by drawing straight lines between pairs, possibly lifting the pen between lines. When Richie is done there must be a sequence of connected lines from any freckle to any other freckle.
Input

The first line contains 0 < n <= 100, the number of freckles on Dick’s back. For each freckle, a line follows; each following line contains two real numbers indicating the (x,y) coordinates of the freckle.
Output

Your program prints a single real number to two decimal places: the minimum total length of ink lines that can connect all the freckles.
Sample Input

3
1.0 1.0
2.0 2.0
2.0 4.0
Sample Output

3.41

分析
en,最小生成树模版题,主要是用并查集判断枚举边的两点是否在同一树内】

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#define rep(i,a,b) for (i=a;i<=b;i++)
using namespace std;
int n,m;
double ans;
double x[101],y[101];
struct G
{
    int x,y;
    double w;
}a[10001];
int f[101];
int i,j;
bool cmp(G a,G b)
{
    return a.w<b.w;
}
int getf(int x)
{
    if (f[x]==x) return x;
    int root=getf(f[x]);
    f[x]=root;
    return root;
}
void add(int x,int y)
{
    int i=getf(x),j=getf(y);
    f[i]=j;
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    rep(i,1,n)
    f[i]=i;
    rep(i,1,n)
    scanf("%lf%lf",&x[i],&y[i]);
    rep(i,1,n)
    rep(j,i+1,n)
    {
        m++;
        a[m].x=i;a[m].y=j;
        a[m].w=sqrt(pow(x[i]-x[j],2)+pow(y[i]-y[j],2));
    }
    sort(a+1,a+m+1,cmp);
    rep(i,1,m)
    if (getf(a[i].x)!=getf(a[i].y))
    {
        ans+=a[i].w;
        add(a[i].x,a[i].y);
    }
    printf("%.2lf",ans);
}
最小生成树(Minimum Spanning Tree, MST)是一种用于在加权无向连通图中找到最小生成树的算法。最小生成树是指在一个连通无向图中,选取一些边连接所有顶点,且这些边的边权之和最小。 下面给出两种最小生成树算法:Kruskal算法和Prim算法。 1. Kruskal算法 Kruskal算法是一种基于贪心策略的算法,其基本思想是先将图中所有边按照权值从小到大排序,然后依次选取每条边,并检查该边是否会形成环,如果不形成环,则将该边加入最小生成树中。 算法步骤: 1. 对图中所有边按照权值从小到大进行排序。 2. 依次选取每条边,如果该边不会形成环,则将该边加入最小生成树中。 3. 直到最小生成树中包含n-1条边为止。 下面给出一个使用Kruskal算法求解最小生成树的实例: ![kruskal_example](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/0x6m0q9j.png) 对于以上的图,我们按照边权从小到大进行排序,得到以下的边集合: {(1,2),(1,4),(2,3),(2,4),(3,4),(4,5),(5,6)} 依次选取每条边,并检查该边是否会形成环,最终得到的最小生成树为: ![kruskal_example_mst](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/3z4jyt0n.png) 2. Prim算法 Prim算法也是一种基于贪心策略的算法,其基本思想是从任意一个顶点开始,依次选择与当前已选顶点集合相邻且权值最小的边,并将其加入最小生成树中。 算法步骤: 1. 从任意一个顶点开始,将该顶点加入已选顶点集合。 2. 依次选择与当前已选顶点集合相邻且权值最小的边,并将其加入最小生成树中。 3. 直到最小生成树中包含n-1条边为止。 下面给出一个使用Prim算法求解最小生成树的实例: ![prim_example](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/n3x1it0v.png) 假设我们从顶点1开始,按照权值从小到大依次选择与当前已选顶点集合相邻且权值最小的边,并将其加入最小生成树中。得到的最小生成树为: ![prim_example_mst](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/3cx0d6x3.png)
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