📜  最小生成树问题的应用

📅  最后修改于: 2021-04-27 20:36:07             🧑  作者: Mango

最小生成树(MST)问题:给定连接图G具有正的边权重,找到连接所有顶点的边的最小权重集。

MST是各种应用程序的基本问题。

网络设计。
–电话,电气,液压,电视电缆,计算机,道路
标准应用程序是针对电话网络设计之类的问题。您有一家设有多个办事处的公司;您想租用电话线以将它们彼此连接;而电话公司则收取不同的费用以连接不同的城市对。您需要一组线路以最低的总成本连接所有办公室。它应该是一棵生成树,因为如果网络不是一棵树,您总是可以删除一些边缘并节省资金。

NP难题的近似算法。
–旅行业务员问题,斯坦纳树
一个不太明显的应用是最小生成树可用于近似解决旅行商问题。定义此问题的简便正式方法是找到至少一次访问每个点的最短路径。

请注意,如果您有一条路径仅一次访问所有点,则这是一种特殊的树。例如,在上面的示例中,十六棵生成树中的十二棵实际上是路径。如果您有一条路径不止一次访问某些顶点,则始终可以放下一些边缘以获得一棵树。因此,一般而言,MST权重小于TSP权重,因为这是在严格更大的集合上的最小化。

另一方面,如果在最小生成树周围绘制路径跟踪,则跟踪每个边缘两次并访问所有点,因此TSP权重小于MST权重的两倍。因此,此行程是最佳行程的二分之一。

间接应用。
–最大瓶颈路径
–用于纠错的LDPC码
–用仁义熵进行图像配准
–学习用于实时面部验证的显着功能
–减少对蛋白质中氨基酸进行测序时的数据存储
–在湍流中模拟颗粒相互作用的局部性
–用于以太网桥接的自动配置协议,以避免网络中的周期

聚类分析
k聚类问题可以看作是找到一个MST并删除k-1个最
昂贵的边缘。

资料来源:
http://www.cs.princeton.edu/courses/archive/spr07/cos226/lectures/mst.pdf
http://www.ics.uci.edu/~eppstein/161/960206.html