Out of Hay,POJ,2395

《Out of Hay》是POJ(北京大学在线评测系统)上的一个经典问题,题目编号为2395。这个问题属于图论中的最小生成树(Minimum Spanning Tree, MST)问题。下面我会详细解释题目的背景、解题思路以及具体的实现方法。

题目背景

题目描述了一个农场主需要用干草喂养分布在各个地点的牛。农场主有一个仓库,里面存储了一定量的干草,而牛分布在不同的地点。每个地点之间的距离是已知的,农场主需要用最少的干草量来喂养所有的牛。问题可以抽象为在一个带权无向图中找到最小生成树,使得总权值最小。

输入输出

  • 输入
    • 第一行包含两个整数N(地点数,包括仓库)和M(道路数)。
    • 接下来的M行,每行包含三个整数X, Y, Z,表示地点X和地点Y之间的距离为Z。
  • 输出
    • 输出一个整数,表示最小的干草量。

解题思路

这个问题可以通过最小生成树算法来解决。常用的最小生成树算法有Kruskal算法和Prim算法。这里以Kruskal算法为例进行讲解。

Kruskal算法步骤:

  1. 初始化:将所有的边按权值从小到大排序。
  2. 构建森林:初始时每个顶点都是一个独立的集合。
  3. 合并集合
    • 从权值最小的边开始,依次考虑每条边。
    • 如果这条边连接的两个顶点属于不同的集合,则将它们合并成一个集合,并将这条边的权值加入总权值。
    • 如果这条边连接的两个顶点属于同一个集合,则跳过这条边。
  4. 终止条件:当所有的顶点都合并成一个集合时,算法结束。

代码实现

以下是使用Kruskal算法实现的C++代码示例:

#include #include #include

using namespace std;

struct Edge { int u, v, w; bool operator<(const Edge& e) const { return w < e.w; } };

int find(int x, vector& parent) { if (parent[x] != x) { parent[x] = find(parent[x], parent); } return parent[x]; }

void unionSets(int x, int y, vector& parent, vector& rank) { int rootX = find(x, parent); int rootY = find(y, parent); if (rootX != rootY) { if (rank[rootX] > rank[rootY]) { parent[rootY] = rootX; } else if (rank[rootX] < rank[rootY]) { parent[rootX] = rootY; } else { parent[rootY] = rootX; rank[rootX]++; } } }

int kruskal(int n, vector& edges) { sort(edges.begin(), edges.end()); vector parent(n); vector rank(n, 0); for (int i = 0; i < n; ++i) { parent[i] = i; } int mstWeight = 0; for (const auto& edge : edges) { int rootU = find(edge.u, parent); int rootV = find(edge.v, parent); if (rootU != rootV) { unionSets(rootU, rootV, parent, rank); mstWeight += edge.w; } } return mstWeight; }

int main() { int n, m; cin >> n >> m; vector edges(m); for (int i = 0; i < m; ++i) { cin >> edges[i].u >> edges[i].v >> edges[i].w; } cout << kruskal(n, edges) << endl; return 0; }

解释

  1. Edge结构体:用于存储边的起点、终点和权值。
  2. find函数:用于查找某个顶点的根节点。
  3. unionSets函数:用于合并两个集合。
  4. kruskal函数:实现Kruskal算法,返回最小生成树的总权值。
  5. main函数:读取输入数据,调用kruskal函数并输出结果。

通过上述代码,可以有效地解决《Out of Hay》问题,找到最小的干草量。希望这个详细的解释和代码示例对你有所帮助!如果有任何进一步的问题,欢迎继续提问。

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