Árvore geradora mínima: Kruskal e Prim lado a lado
Compare Kruskal e Prim no mesmo grafo ponderado: as duas animações andam lado a lado e chegam ao mesmo peso total.
Compare Kruskal e Prim no mesmo grafo ponderado: as duas animações andam lado a lado e chegam ao mesmo peso total.
Uma árvore geradora de um grafo conexo é um subgrafo que liga todos os vértices usando exatamente n − 1 arestas e sem ciclos. A árvore geradora mínima é a de menor soma de pesos. Ela aparece sempre que se quer ligar tudo com o menor custo: cabos, estradas, redes.
O Kruskal ordena todas as arestas pelo peso, do menor para o maior, e percorre a lista. Cada aresta é aceita se liga duas árvores diferentes, e rejeitada se fecharia um ciclo. Para saber isso rápido, usa-se a união-busca, que guarda a qual árvore cada vértice pertence.
O Prim começa em um vértice e, a cada passo, acrescenta a aresta mais barata que sai da árvore atual para um vértice ainda de fora. A fila de prioridade guarda as arestas candidatas. Se o grafo é desconexo, o Prim cobre só a componente da origem.
As duas animações usam o mesmo grafo e as mesmas posições. Repare que o Kruskal salta entre partes distantes do grafo (ele segue o peso, não a vizinhança), enquanto o Prim cresce como uma mancha a partir da origem. Os dois chegam ao mesmo peso total: isso é um teorema, e o painel confere.
Quando o grafo tem pesos distintos, a árvore mínima é única. Com pesos repetidos, pode haver mais de uma, mas todas têm o mesmo peso total.
Quantas arestas tem a árvore geradora mínima de um grafo conexo com 9 vértices? Confira no painel.
Uma árvore com n vértices tem n - 1 arestas.
Crie um grafo em que o Kruskal escolhe arestas diferentes do Prim, mas o peso total é o mesmo. Por que isso acontece?
Pode haver várias árvores de mesmo peso mínimo; as duas animações mostram escolhas diferentes na ordem.
Torne o grafo desconexo e compare o resultado do Kruskal (floresta) com o do Prim a partir de um vértice.
Apague uma aresta que é ponte. O painel mostra quantas árvores existem e se o Prim cobriu tudo.
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Trilha de estudo: Grafos · Mapa de conceitos