lý thuyết pascal phần cây, cây khung ngắn nhất

Phần 3 Cây - CÂy khung ngắn nhất I / Định nghĩa : Cây là đồ thị hữu hạn , vô hớng , liên thông , không có chu trình , có ít nhất 2 đỉnh . II / Tính chất : 1 - Định lý 1 : Nếu H là cây có N đỉnh thì H có các tính chất sau đây : a) Thêm vào H một cạnh nối 2 đỉnh bất kỳ không kề nhau , H sẽ xuất hiện chu trình . b) Bớt đi 1 cạnh trong H thì H không liên thông c) Giữa 2 đỉnh bất kỳ của H luôn tồn tại 1 đờng đi duy nhất ( vậy H là đồ thị đơn) d) H có N-1 cạnh 2 - Định lý 2 : Nêú đồ thị G liên thông có N đỉnh và N-1 cạnh thì G là cây . Vậy cây là đồ thị liên thông có chu số bằng 0 ( suy từ công thức Ơle ) 3 - Ghi chú : Từ 1 đồ thị có thể hình thành nhiều cây khác nhau ( gọi là các cây khung của đồ thị ) . Trong số các cây khung của đồ thị , có 1 cây đợc tạo ra một cách đơn giản nh sau : nối 1 đỉnh với n-1 đỉnh còn lại ! Số cây khung của 1 đồ thị đầy đủ là N n-2 ( N số đỉnh ) Số cây khung của một đồ thị có hữu hạn đỉnh là một số hữu hạn ,nên luôn tìm đợc ít nhất 1 cây khung có tổng độ dài nhỏ nhất ( nguyên lý biên ). Ta gọi cây khung này là cây khung ngắn nhất . Bài toán tìm cây khung ngắn nhất là một bài toán gặp trong thực tế : Thí dụ : Xây dựng mạng dây điện thoại nối N thành phố sao cho 2 thành phố bất kỳ liên lạc đợc với nhau và tổng đờng dây điện ngắn nhất .Đó là bài toán tìm cây khung ngắn nhất . Ngợc lại : Xây dựng mạng dây điện thoại nối N thành phố sao cho 2 thành phố bất kỳ liên lạc đợc với nhau và tổng độ tin cậy trên các đờng dây điện là lớn nhất .Đó là bài toán tìm cây khung dài nhất . III / Thuật toán Prim tìm cây khung nhỏ nhất : B ớc 1 : Khởi trị - Lấy 1 đỉnh i tuỳ ý đa vào tập đỉnh của cây . Khi đó tập đỉnh của cây là Đ = {i }. Tập cạnh của cây là C = ( Tập rỗng ) B ớc 2 : Gán nhãn - Với mỗi đỉnh k không thuộc Đ , ta gán cho nó nhãn k(i ,d ) trong đó i là tên đỉnh thuộc Đ ,kề với k , gần k nhất , còn d là khoảng cách giữa i và k . Nếu trong Đ không tìm đợc đỉnh i kề với k thì gán cho k nhãn k( 0 , ) . 48 B ớc 3 : Kết nap - Chọn đỉnh k không thuộc tập Đ , có nhãn d nhỏ nhất , kết nạp k vào Đ .Vậy Đ = Đ + { k } . Nhãn của k là k( i ,d ) thì kết nạp cạnh ( i , k ) vào tập cạnh C . Vậy C = C + { cạnh ( i , k ) } . Gọi đỉnh k vừa kết nạp là i 0 . Nếu số đỉnh của Đ bằng N thì kết thúc , còn không chuyển sang bớc 4 B ớc 4 : Sửa nhãn - Với mọi đỉnh k cha thuộc Đ có nhãn là k( i, d ) mà k kề với i 0 - là đỉnh vừa đợc kết nạp vào tập đỉnh ở bớc 3 - ta sửa lại nhãn của k theo nguyên tắc sau : Gọi độ dài cung (i 0 ,k ) là e Nếu d > e thì đỉnh k có nhãn mới là k( i 0 , e ) Thí dụ : File dữ liệu vào : PRIM.INT i e=15 i 0 Nhãn mới k (i 0 ,15) +) i 0 : vừa kết nạp vào Đ , k : không thuộc Đ 12 16 3 13 5 12 10 16 7 16 49 1 4 3 2 5 6 i 0 (i 0 ,10) k (i,23) Tµi liÖu 11 Chuyªn Tin Hµ T©y 6 0 16 3 12 0 0 16 0 12 0 7 0 3 12 0 13 16 10 12 0 13 0 0 5 0 7 16 0 0 16 0 0 10 5 16 0 File d÷ liÖu ra : PRIM.OUT ( 1, 3)= 3 ( 3, 6)= 10 ( 6, 4)= 5 ( 3, 2)= 12 ( 2, 5)= 7 Tong gia tri cay khung ngan nhat la 37 Uses Crt; Const Fi = 'prim.txt'; Fo = 'prim.out'; Max = 200; Var A : Array[1 Max,1 Max] of Byte; D : Array[1 Max] of Boolean; C : Array[0 Max] of record x1,x2 : Byte; end; Nh : Array[1 Max] of record truoc,giatri : Byte; end; N,dd,socanh : Byte; {canh : Integer;} { } Procedure DocF; Var f : Text; i,j : Byte; Begin Assign(f,fi); Reset(f); Readln(f,n); For i:=1 to n do Begin For j:=1 to n do read(f,a[i,j]); Readln(f); End; Close(f); End; { } Procedure Napdinh1; _____________________________ PhÇn 3 : C©y - C©y khung ng¾n nhÊt TDH 9/7/2014 9/7/2014 50 Begin Fillchar(d,sizeof(d),False); d[1] := True; dd := 1; End; { } Function Min(xj : Byte): Byte; Var xi,p,i : Byte; Begin xi := 0; p := 255; For i:=1 to N do If d[i] then If (p>a[i,xj]) and (a[i,xj]>0) then Begin xi := i; p := a[i,xj]; End; Min := xi; End; { } Procedure Gannhan; Var xi,xj : Byte; Begin For xj:=1 to N do If not d[xj] then Begin xi := Min(xj); If (xi>0) and (A[xi,xj]>0) then Begin nh[xj].truoc := xi; nh[xj].giatri:= A[xi,xj]; End Else If xi=0 then Begin nh[xj].truoc := 0; nh[xj].giatri:= 255; End; End; End; { } Procedure Ketnapthem; Var p,j,xj : Byte; Begin p := 255; For j:=1 to n do If not d[j] then Begin If (nh[j].giatri<p) then Begin 51 Tµi liÖu 11 Chuyªn Tin Hµ T©y xj := j; p := nh[j].giatri; End; End; d[xj] := True; Inc(socanh); c[socanh].x1 := nh[xj].truoc; c[socanh].x2 := xj; dd := xj; End; { } Procedure Suanhan; Var xj : Byte; Begin For xj:=1 to N do If (not D[xj]) and (A[xj,dd]>0) then Begin If Nh[xj].giatri>A[xj,dd] then Begin Nh[xj].truoc := dd; Nh[xj].giatri:= A[xj,dd]; End; End; End; { } Procedure Hiencanh; Var i,p : Byte;f : Text; Begin Assign(f,fo); Rewrite(f);p:=0; For i:=1 to n-1 do Begin p := A[c[i].x1,c[i].x2]+p; Write(f,'(',c[i].x1:2,',',c[i].x2:2,')=',A[c[i].x1,c[i].x2]:3,' ':3); End; Writeln(f); Writeln(f,'Tong gia tri cay khung ngan nhat la ',p); Close(f); End; { } Procedure TT_Prim; Var Ok : Boolean; Begin SoCanh := 0; Fillchar(nh,sizeof(nh),0); Napdinh1; Gannhan; Ok := False; Repeat _____________________________ PhÇn 3 : C©y - C©y khung ng¾n nhÊt TDH 9/7/2014 9/7/2014 52 Ketnapthem; If Socanh=N-1 then Ok:= True Else Suanhan; Until Ok; Hiencanh; End; { } BEGIN Clrscr; DocF; TT_Prim END. PhÇn 4 T×m ®êng ®i ng¾n nhÊt 53