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最小乘积生成树与最小和生成树不同吗?请解释(如果可能的话,用例子)。我的意思是,添加到最小值的边缘应该(?)也有最小的产品。

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使用所有边权重(正、负和零):

它们可能不一样。

以此为例:

       -10
    □______□
   / \
1 |   | 0
   \ /
    □

在这里,我们有:

Minimum product spanning tree:         Minimum sum spanning tree:
       -10                                -10
    □______□                           □______□
   /                                    \
1 |                                      | 0
   \                                    /
    □                                  □

使用非零边缘权重(正和负):

它们可能不一样。

偶数个负值的乘积会产生一个正值,因此在这种情况下,最好为最小乘积生成树选择一个正值。

以此为例:

       -5
    □______□
   / \
5 |   | -5
   \ /
    □

在这里,我们有:

Minimum product spanning tree:         Minimum sum spanning tree:
       -5                                 -5
    □______□                           □______□
   /                                    \
5 |                                      | -5
   \                                    /
    □                                  □

与小的负值相比,选择更高的正值也会更好,只要我们最终得到奇数个负值。

使用非负边缘权重(正和零):

可能有多个最小乘积生成树,其中一些可能不是最小和生成树(我还没有找到证明/反例,但目前看起来至少有一个最小乘积生成树将具有最小和)。

以此为例:

       0
    □______□
   / \
1 |   | 10
   \ /
    □

这里10-01-0都是最小乘积生成树,但只有1-0最小和生成树。

仅使用正边缘权重和不同的边缘权重:

它们将是相同的。

证明:

考虑在树的其余部分之间进行选择abc

假设 a,b,c > 0...

Assume ca    < cb
then   a     < b      (since c > 0)
then   a + c < b + c

因此,如果拣货a导致最小的产品,它也将导致最小的总和。

因此,获得最小的产品和最小的总和将包括挑选所有相同的边。

因此,它们将具有相同的生成树。

仅使用正边缘权重和非明显边缘权重:

以上假设不同的边权重,如果不是这种情况,则可能有多个生成树,它们显然不一定相同,但是两者的生成树选择将是相同的,因为它们都将具有相同的产品和相同的总和,因为唯一的区别是在具有相同重量的 2 条边之间进行挑选。

考虑:

       10
    □______□
   / \
5 |   | 5
   \ /
    □

两种可能的生成树是:

       10              10
    □______□        □______□
   /                 \
5 |                   | 5
   \                 /
    □               □

两者都是最小乘积和总和生成树(唯一的区别是我们选择了哪个 5,但 5 = 5,因此它不会改变总和或乘积)。

于 2013-10-14T11:34:06.963 回答
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如果所有边缘权重都是严格正的,那么它们将是同一棵树。看到这一点的一种简单方法是检查 MST 算法,并注意到不做任何实际的加法,他们只在每一步中从某个集合中选择最小边。

如果边权重严格为正,则具有权重的最小乘积生成树Wi将与具有权重的最小和生成树相同log(Wi),并且由于该log函数是单调的,因此任何 MST 算法对权重的行为与对权重log(Wi)的行为相同Wi

一个更数学的证明是要注意(假设所有边权重都是不同的),图的 MST 将包括穿过图的每个切割的最小成本边。很明显,MST 在边缘权重的单调变换下是不变的。

于 2013-10-14T12:04:47.177 回答