logo

خوارزمية الحذف العكسي للحد الأدنى من الشجرة الممتدة

جربه على ممارسة GfG خوارزمية الحذف العكسي للحد الأدنى من الشجرة الممتدة' title= #practiceLinkDiv { العرض: لا شيء! مهم؛ }

ترتبط خوارزمية الحذف العكسي ارتباطًا وثيقًا بـ خوارزمية كروسكال . ما نقوم به في خوارزمية كروسكال هو: فرز الحواف عن طريق زيادة ترتيب أوزانها. بعد الفرز نقوم باختيار الحواف واحدة تلو الأخرى بترتيب متزايد. نقوم بتضمين الحافة المنتقاة الحالية إذا لم يشكل تضمين هذا في الشجرة الممتدة أي دورة حتى تكون هناك حواف V-1 في الشجرة الممتدة حيث V = عدد القمم.

في خوارزمية الحذف العكسي، نقوم بفرز جميع الحواف متناقص ترتيب أوزانهم. بعد الفرز نقوم باختيار الحواف واحدة تلو الأخرى بترتيب تنازلي. نحن قم بتضمين الحافة المختارة الحالية إذا كان استبعاد الحافة الحالية يؤدي إلى انقطاع الاتصال في الرسم البياني الحالي . الفكرة الرئيسية هي حذف الحافة إذا كان حذفها لا يؤدي إلى انقطاع الرسم البياني.

حلقة foreach

الخوارزمية :



  1. قم بفرز جميع حواف الرسم البياني بترتيب غير تصاعدي لأوزان الحواف.
  2. قم بتهيئة MST كرسم بياني أصلي وقم بإزالة الحواف الإضافية باستخدام الخطوة 3.
  3. اختر حافة الوزن الأعلى من الحواف المتبقية و تحقق مما إذا كان حذف الحافة يؤدي إلى قطع اتصال الرسم البياني أم لا .
     إذا تم قطع الاتصال فإننا لا نحذف الحافة.
    وإلا فإننا نحذف الحافة ونستمر. 

توضيح:  

دعونا نفهم من خلال المثال التالي:

عكس الحذف2


إذا قمنا بحذف حافة الوزن الأعلى للوزن 14 رسمًا بيانيًا فلن يتم قطع الاتصال لذلك نقوم بإزالته. 
 

الحذف العكسي3' title=


بعد ذلك نحذف 11 لأن حذفه لا يؤدي إلى قطع اتصال الرسم البياني. 
 

الحذف العكسي4' title=


بعد ذلك نحذف 10 لأن حذفها لا يؤدي إلى قطع اتصال الرسم البياني. 
 

الحذف العكسي5' title=


التالي هو 9. لا يمكننا حذف 9 لأن حذفها يؤدي إلى قطع الاتصال. 
 

بيثون أو

' title=


نواصل بهذه الطريقة وتبقى الحواف التالية في MST النهائي. 

Edges in MST  
(3 4)
(0 7)
(2 3)
(2 5)
(0 1)
(5 6)
(2 8)
(6 7)

ملحوظة : في حالة الحواف ذات الوزن نفسه يمكننا اختيار أي حافة لها نفس الوزن.

الممارسة الموصى بها خوارزمية الحذف العكسي للحد الأدنى من الشجرة الممتدة جربه!

تطبيق:

C++
// C++ program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm #include   using namespace std; // Creating shortcut for an integer pair typedef pair<int int> iPair; // Graph class represents a directed graph // using adjacency list representation class Graph {  int V; // No. of vertices  list<int> *adj;  vector< pair<int iPair> > edges;  void DFS(int v bool visited[]); public:  Graph(int V); // Constructor  // function to add an edge to graph  void addEdge(int u int v int w);  // Returns true if graph is connected  bool isConnected();  void reverseDeleteMST(); }; Graph::Graph(int V) {  this->V = V;  adj = new list<int>[V]; } void Graph::addEdge(int u int v int w) {  adj[u].push_back(v); // Add w to v’s list.  adj[v].push_back(u); // Add w to v’s list.  edges.push_back({w {u v}}); } void Graph::DFS(int v bool visited[]) {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  // Recur for all the vertices adjacent to  // this vertex  list<int>::iterator i;  for (i = adj[v].begin(); i != adj[v].end(); ++i)  if (!visited[*i])  DFS(*i visited); } // Returns true if given graph is connected else false bool Graph::isConnected() {  bool visited[V];  memset(visited false sizeof(visited));  // Find all reachable vertices from first vertex  DFS(0 visited);  // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (int i=1; i<V; i++)  if (visited[i] == false)  return false;  return true; } // This function assumes that edge (u v) // exists in graph or not void Graph::reverseDeleteMST() {  // Sort edges in increasing order on basis of cost  sort(edges.begin() edges.end());  int mst_wt = 0; // Initialize weight of MST  cout << 'Edges in MSTn';  // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (int i=edges.size()-1; i>=0; i--)  {  int u = edges[i].second.first;  int v = edges[i].second.second;  // Remove edge from undirected graph  adj[u].remove(v);  adj[v].remove(u);  // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this   // edge becomes part of MST.  if (isConnected() == false)  {  adj[u].push_back(v);  adj[v].push_back(u);  // This edge is part of MST  cout << '(' << u << ' ' << v << ') n';  mst_wt += edges[i].first;  }  }  cout << 'Total weight of MST is ' << mst_wt; } // Driver code int main() {  // create the graph given in above figure  int V = 9;  Graph g(V);  // making above shown graph  g.addEdge(0 1 4);  g.addEdge(0 7 8);  g.addEdge(1 2 8);  g.addEdge(1 7 11);  g.addEdge(2 3 7);  g.addEdge(2 8 2);  g.addEdge(2 5 4);  g.addEdge(3 4 9);  g.addEdge(3 5 14);  g.addEdge(4 5 10);  g.addEdge(5 6 2);  g.addEdge(6 7 1);  g.addEdge(6 8 6);  g.addEdge(7 8 7);  g.reverseDeleteMST();  return 0; } 
Java
// Java program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm import java.util.*; // class to represent an edge class Edge implements Comparable<Edge> {  int u v w;  Edge(int u int v int w)  {  this.u = u;  this.w = w;  this.v = v;  }  public int compareTo(Edge other)  {  return (this.w - other.w);  } } // Class to represent a graph using adjacency list // representation public class GFG {  private int V; // No. of vertices  private List<Integer>[] adj;  private List<Edge> edges;  @SuppressWarnings({ 'unchecked' 'deprecated' })  public GFG(int v) // Constructor  {  V = v;  adj = new ArrayList[v];  for (int i = 0; i < v; i++)  adj[i] = new ArrayList<Integer>();  edges = new ArrayList<Edge>();  }  // function to Add an edge  public void AddEdge(int u int v int w)  {  adj[u].add(v); // Add w to v’s list.  adj[v].add(u); // Add w to v’s list.  edges.add(new Edge(u v w));  }  // function to perform dfs  private void DFS(int v boolean[] visited)  {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  // Recur for all the vertices adjacent to  // this vertex  for (int i : adj[v]) {  if (!visited[i])  DFS(i visited);  }  }  // Returns true if given graph is connected else false  private boolean IsConnected()  {  boolean[] visited = new boolean[V];  // Find all reachable vertices from first vertex  DFS(0 visited);  // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (int i = 1; i < V; i++) {  if (visited[i] == false)  return false;  }  return true;  }  // This function assumes that edge (u v)  // exists in graph or not  public void ReverseDeleteMST()  {  // Sort edges in increasing order on basis of cost  Collections.sort(edges);  int mst_wt = 0; // Initialize weight of MST  System.out.println('Edges in MST');  // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (int i = edges.size() - 1; i >= 0; i--) {  int u = edges.get(i).u;  int v = edges.get(i).v;  // Remove edge from undirected graph  adj[u].remove(adj[u].indexOf(v));  adj[v].remove(adj[v].indexOf(u));  // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this  // edge becomes part of MST.  if (IsConnected() == false) {  adj[u].add(v);  adj[v].add(u);  // This edge is part of MST  System.out.println('(' + u + ' ' + v  + ')');  mst_wt += edges.get(i).w;  }  }  System.out.println('Total weight of MST is '  + mst_wt);  }  // Driver code  public static void main(String[] args)  {  // create the graph given in above figure  int V = 9;  GFG g = new GFG(V);  // making above shown graph  g.AddEdge(0 1 4);  g.AddEdge(0 7 8);  g.AddEdge(1 2 8);  g.AddEdge(1 7 11);  g.AddEdge(2 3 7);  g.AddEdge(2 8 2);  g.AddEdge(2 5 4);  g.AddEdge(3 4 9);  g.AddEdge(3 5 14);  g.AddEdge(4 5 10);  g.AddEdge(5 6 2);  g.AddEdge(6 7 1);  g.AddEdge(6 8 6);  g.AddEdge(7 8 7);  g.ReverseDeleteMST();  } } // This code is contributed by Prithi_Dey 
Python3
# Python3 program to find Minimum Spanning Tree # of a graph using Reverse Delete Algorithm # Graph class represents a directed graph # using adjacency list representation class Graph: def __init__(self v): # No. of vertices self.v = v self.adj = [0] * v self.edges = [] for i in range(v): self.adj[i] = [] # function to add an edge to graph def addEdge(self u: int v: int w: int): self.adj[u].append(v) # Add w to v’s list. self.adj[v].append(u) # Add w to v’s list. self.edges.append((w (u v))) def dfs(self v: int visited: list): # Mark the current node as visited and print it visited[v] = True # Recur for all the vertices adjacent to # this vertex for i in self.adj[v]: if not visited[i]: self.dfs(i visited) # Returns true if graph is connected # Returns true if given graph is connected else false def connected(self): visited = [False] * self.v # Find all reachable vertices from first vertex self.dfs(0 visited) # If set of reachable vertices includes all # return true. for i in range(1 self.v): if not visited[i]: return False return True # This function assumes that edge (u v) # exists in graph or not def reverseDeleteMST(self): # Sort edges in increasing order on basis of cost self.edges.sort(key = lambda a: a[0]) mst_wt = 0 # Initialize weight of MST print('Edges in MST') # Iterate through all sorted edges in # decreasing order of weights for i in range(len(self.edges) - 1 -1 -1): u = self.edges[i][1][0] v = self.edges[i][1][1] # Remove edge from undirected graph self.adj[u].remove(v) self.adj[v].remove(u) # Adding the edge back if removing it # causes disconnection. In this case this # edge becomes part of MST. if self.connected() == False: self.adj[u].append(v) self.adj[v].append(u) # This edge is part of MST print('( %d %d )' % (u v)) mst_wt += self.edges[i][0] print('Total weight of MST is' mst_wt) # Driver Code if __name__ == '__main__': # create the graph given in above figure V = 9 g = Graph(V) # making above shown graph g.addEdge(0 1 4) g.addEdge(0 7 8) g.addEdge(1 2 8) g.addEdge(1 7 11) g.addEdge(2 3 7) g.addEdge(2 8 2) g.addEdge(2 5 4) g.addEdge(3 4 9) g.addEdge(3 5 14) g.addEdge(4 5 10) g.addEdge(5 6 2) g.addEdge(6 7 1) g.addEdge(6 8 6) g.addEdge(7 8 7) g.reverseDeleteMST() # This code is contributed by # sanjeev2552 
C#
// C# program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm using System; using System.Collections.Generic; // class to represent an edge public class Edge : IComparable<Edge> {  public int u v w;  public Edge(int u int v int w)  {  this.u = u;  this.v = v;  this.w = w;  }  public int CompareTo(Edge other)  {  return this.w.CompareTo(other.w);  } } // Graph class represents a directed graph // using adjacency list representation public class Graph {  private int V; // No. of vertices  private List<int>[] adj;  private List<Edge> edges;  public Graph(int v) // Constructor  {  V = v;  adj = new List<int>[ v ];  for (int i = 0; i < v; i++)  adj[i] = new List<int>();  edges = new List<Edge>();  }  // function to Add an edge  public void AddEdge(int u int v int w)  {  adj[u].Add(v); // Add w to v’s list.  adj[v].Add(u); // Add w to v’s list.  edges.Add(new Edge(u v w));  }  // function to perform dfs  private void DFS(int v bool[] visited)  {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  // Recur for all the vertices adjacent to  // this vertex  foreach(int i in adj[v])  {  if (!visited[i])  DFS(i visited);  }  }  // Returns true if given graph is connected else false  private bool IsConnected()  {  bool[] visited = new bool[V];  // Find all reachable vertices from first vertex  DFS(0 visited);  // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (int i = 1; i < V; i++) {  if (visited[i] == false)  return false;  }  return true;  }  // This function assumes that edge (u v)  // exists in graph or not  public void ReverseDeleteMST()  {  // Sort edges in increasing order on basis of cost  edges.Sort();  int mst_wt = 0; // Initialize weight of MST  Console.WriteLine('Edges in MST');  // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (int i = edges.Count - 1; i >= 0; i--) {  int u = edges[i].u;  int v = edges[i].v;  // Remove edge from undirected graph  adj[u].Remove(v);  adj[v].Remove(u);  // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this  // edge becomes part of MST.  if (IsConnected() == false) {  adj[u].Add(v);  adj[v].Add(u);  // This edge is part of MST  Console.WriteLine('({0} {1})' u v);  mst_wt += edges[i].w;  }  }  Console.WriteLine('Total weight of MST is {0}'  mst_wt);  } } class GFG {  // Driver code  static void Main(string[] args)  {  // create the graph given in above figure  int V = 9;  Graph g = new Graph(V);  // making above shown graph  g.AddEdge(0 1 4);  g.AddEdge(0 7 8);  g.AddEdge(1 2 8);  g.AddEdge(1 7 11);  g.AddEdge(2 3 7);  g.AddEdge(2 8 2);  g.AddEdge(2 5 4);  g.AddEdge(3 4 9);  g.AddEdge(3 5 14);  g.AddEdge(4 5 10);  g.AddEdge(5 6 2);  g.AddEdge(6 7 1);  g.AddEdge(6 8 6);  g.AddEdge(7 8 7);  g.ReverseDeleteMST();  } } // This code is contributed by cavi4762 
JavaScript
// Javascript program to find Minimum Spanning Tree // of a graph using Reverse Delete Algorithm // Graph class represents a directed graph // using adjacency list representation class Graph {  // Constructor  constructor(V) {  this.V = V;  this.adj = [];  this.edges = [];  for (let i = 0; i < V; i++) {  this.adj[i] = [];  }  }    // function to add an edge to graph  addEdge(u v w) {  this.adj[u].push(v);// Add w to v’s list.  this.adj[v].push(u);// Add w to v’s list.  this.edges.push([w [u v]]);  }  DFS(v visited) {  // Mark the current node as visited and print it  visited[v] = true;  for (const i of this.adj[v]) {  if (!visited[i]) {  this.DFS(i visited);  }  }  }  // Returns true if given graph is connected else false  isConnected() {  const visited = [];  for (let i = 0; i < this.V; i++) {  visited[i] = false;  }    // Find all reachable vertices from first vertex  this.DFS(0 visited);    // If set of reachable vertices includes all  // return true.  for (let i = 1; i < this.V; i++) {  if (!visited[i]) {  return false;  }  }  return true;  }  // This function assumes that edge (u v)  // exists in graph or not  reverseDeleteMST() {    // Sort edges in increasing order on basis of cost  this.edges.sort((a b) => a[0] - b[0]);    let mstWt = 0;// Initialize weight of MST    console.log('Edges in MST');    // Iterate through all sorted edges in  // decreasing order of weights  for (let i = this.edges.length - 1; i >= 0; i--) {  const [u v] = this.edges[i][1];    // Remove edge from undirected graph  this.adj[u] = this.adj[u].filter(x => x !== v);  this.adj[v] = this.adj[v].filter(x => x !== u);    // Adding the edge back if removing it  // causes disconnection. In this case this   // edge becomes part of MST.  if (!this.isConnected()) {  this.adj[u].push(v);  this.adj[v].push(u);    // This edge is part of MST  console.log(`(${u} ${v})`);  mstWt += this.edges[i][0];  }  }  console.log(`Total weight of MST is ${mstWt}`);  } } // Driver code function main() {  // create the graph given in above figure  var V = 9;  var g = new Graph(V);  // making above shown graph  g.addEdge(0 1 4);  g.addEdge(0 7 8);  g.addEdge(1 2 8);  g.addEdge(1 7 11);  g.addEdge(2 3 7);  g.addEdge(2 8 2);  g.addEdge(2 5 4);  g.addEdge(3 4 9);  g.addEdge(3 5 14);  g.addEdge(4 5 10);  g.addEdge(5 6 2);  g.addEdge(6 7 1);  g.addEdge(6 8 6);  g.addEdge(7 8 7);  g.reverseDeleteMST(); } main(); 

الإخراج
Edges in MST (3 4) (0 7) (2 3) (2 5) (0 1) (5 6) (2 8) (6 7) Total weight of MST is 37 

التعقيد الزمني: O ((E*(V+E)) + E log E) حيث E هو عدد الحواف.

تعقيد الفضاء: O(V+E) حيث V هو عدد القمم و E هو عدد الحواف. نحن نستخدم قائمة الجوار لتخزين الرسم البياني لذلك نحتاج إلى مساحة متناسبة مع O(V+E).

ملحوظات : 

  1. التنفيذ أعلاه هو تطبيق بسيط/ساذج لخوارزمية الحذف العكسي ويمكن تحسينه إلى O(E log V (log log V)3) [مصدر : اسبوع ]. لكن هذا التعقيد الزمني الأمثل لا يزال أقل من بريم و كروسكال خوارزميات MST.
  2. يعدل التنفيذ أعلاه الرسم البياني الأصلي. يمكننا إنشاء نسخة من الرسم البياني إذا كان من الضروري الاحتفاظ بالرسم البياني الأصلي.

 

إنشاء اختبار