LeetCode 1135. 最低成本联通所有城市（最小生成树+排序+并查集）

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- 1. 题目
- 2. 解题
- - 1. Kruskal
  - 2. prim

1. 题目

想象一下你是个城市基建规划者，地图上有 N 座城市，它们按以 1 到 N 的次序编号。

给你一些可连接的选项 conections，其中每个选项 conections[i] = [city1, city2, cost] 表示将城市 city1 和城市 city2 连接所要的成本。（连接是双向的，也就是说城市 city1 和城市 city2 相连也同样意味着城市 city2 和城市 city1 相连）。

返回使得每对城市间都存在将它们连接在一起的连通路径（可能长度为 1 的）最小成本。
该最小成本应该是所用全部连接代价的综合。如果根据已知条件无法完成该项任务，则请你返回 -1。

示例 1：
在这里插入图片描述

输入：N = 3, conections = [[1,2,5],[1,3,6],[2,3,1]]
输出：6
解释：
选出任意 2 条边都可以连接所有城市，我们从中选取成本最小的 2 条。

示例 2：
在这里插入图片描述

输入：N = 4, conections = [[1,2,3],[3,4,4]]
输出：-1
解释： 
即使连通所有的边，也无法连接所有城市。提示：
1 <= N <= 10000
1 <= conections.length <= 10000
1 <= conections[i][0], conections[i][1] <= N
0 <= conections[i][2] <= 10^5
conections[i][0] != conections[i][1]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/connecting-cities-with-minimum-cost
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2. 解题

图Graph–最小生成树

1. Kruskal

将边的权值排序，小的先遍历，用并查集检查两个顶点是否合并了，没有合并则将该边加入生成树
也可以使用优先队列实现（相当于排序）

class dsu
{vector<int> f;
public:dsu(int n){f.resize(n);for(int i = 0; i < n; ++i)f[i] = i;}void merge(int a, int b){int fa = find(a);int fb = find(b);f[fa] = fb;}int find(int a){int origin = a;while(a != f[a]){a = f[a];}return f[origin] = f[a];}
};class Solution {
public:int minimumCost(int N, vector<vector<int>>& connections) {dsu u(N+1);sort(connections.begin(), connections.end(),[&](auto a, auto b){return a[2] < b[2];//距离短的边优先});int edge = 0, p1, p2, dis, total = 0;for(int i = 0; i < connections.size(); ++i){p1 = connections[i][0];p2 = connections[i][1];dis = connections[i][2];if(u.find(p1) != u.find(p2))//两个还未链接{u.merge(p1,p2);edge++;total += dis;}if(edge == N-1)break;}return edge==N-1 ? total : -1;}
};

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2. prim

把一个初始顶点的所有边加入优先队列
取出最短的边，把这条边的另一个顶点相关的边加入队列
再取出最小的边，重复下去，直到所有顶点加入过了

struct cmp
{bool operator()(const pair<int,int>& a, const pair<int,int>& b) const{return a.second > b.second;//小顶堆, 距离小的优先}
};
class Solution {
public:int minimumCost(int N, vector<vector<int>>& connections) {vector<bool> vis(N+1, false);vector<vector<pair<int,int>>> edges(N+1,vector<pair<int,int>>());for(auto& c : connections){edges[c[0]].push_back({c[1],c[2]});edges[c[1]].push_back({c[0],c[2]});}priority_queue<pair<int,int>, vector<pair<int,int>>, cmp> q;int to, distance, total = 0, edge = 0;vis[1] = true;for(auto& e : edges[1])q.push(e);           while(!q.empty()){to = q.top().first;distance = q.top().second;q.pop();if(!vis[to]){vis[to] = true;total += distance;edge++;if(edge == N-1)return total;for(auto& e : edges[to])q.push(e);           }}return -1;}
};