개념

크루스컬 알고리즘은 대표적인 최소 신장 트리 알고리즘입니다. 최소 신장 트리란 그래프가 주어져 있을 때 모든 노드들을 포함하고 있으며 사이클이 존재하지 않는 무방향 그래프를 의미합니다. 즉 모든 노드가 연결이 되어있어야 한다는 점과 사이클이 존재하지 않는다는 조건의 교집합이라고 할 수 있습니다. 다음 그림을 보겠습니다. (그림은 나동빈 님의 이것이 취업을 위한 코딩 테스트이다. 를 참고하였습니다.) 

위 그림의 경우 모든 노드들은 연결이 되어있고 사이클이 존재하지 않으므로 신장 트리 입니다. 간선의 개수는 노드의 개수 -1 인 것을 확인할 수 있습니다. 크루스컬 알고리즘은 가능한 신장 트리 중 가장 최소의 비용으로 신장 트리를 연결하는 알고리즘입니다. 과정은 다음과 같습니다.

1. 모든 간선 정보를 따로 리스트에 저장한다. 

2. 리스트에 저장된 간선 정보를 cost가 작은순으로 정렬한 후 사이클의 존재 유무를 파악한다.

3. 사이클이 아닐경우 두 노드를 연결한다.

4. 사이클일 경우 넘어간다. 


소스코드

 

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def find_parent(parent, x):
  if parent[x] != x:
    parent[x] = find_parent(parent, parent[x])
  return parent[x]
 
def union_parent(parent, a, b):
  a = find_parent(parent, a)
  b = find_parent(parent, b)
  if a < b:
    parent[b] = a
  else:
    parent[a] = b
 
v, e = map(int, input().split())
parent = [0* (1 + v)
 
for i in range(11  + v):
  parent[i] = i
 
result = 0
edges = []
 
for i in range(e):
  a, b, cost = map(int, input().split())
  edges.append((cost, a, b))
 
edges.sort()
 
for edge in edges:
  cost, a, b = edge
  if find_parent(parent, a) != find_parent(parent, b):
    union_parent(parent, a, b)
    result += cost
 
print(result)
cs

 

개념

사이클 판별 알고리즘은 앞선 포스팅인 서로소 집합 알고리즘을 이용한 알고리즘입니다. 그림과 같이 노드 1, 2, 3이 있고 각각의 연결이 서로를 가리키게 되어있다고 가정합시다.

이 경우 앞선 서로소 집합 알고리즘의 find_parent를 이용하면 노드1의 부모는 노드 1, 노드 2의 부모는 노드 1, 노드 3의 부모는 노드 1로 모든 노드의 부모가 각각 노드 1 임을 확인할 수 있습니다. 따라서 사이클이 발생을 했다는 것을 알 수 있습니다. 그러므로 사이클 판별 알고리즘의 경우 두 노드를 확인한 후 부모 노드가 다르다면 union_parent 함수를 수행해주고 부모 노드가 같다면 사이클이 존재한다는 것을 출력한 뒤 함수를 종료하면 되는 것입니다. 소스코드는 다음과 같습니다.


소스코드

 

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def find_parent(parent, x):
  if parent[x] != x:
    parent[x] = find_parent(parent, parent[x])
  return parent[x]
 
def union_parent(parent, a, b):
  a = find_parent(parent, a)
  b = find_parent(parent, b)
  if a < b:
    parent[b] = a
  else:
    parent[a] = b
  
v, e = map(int, input().split())
parent = [0* (1 + v)
 
for i in range(11 + v):
  parent[i] = i
 
cycle = False
 
for i in range(e):
  a, b = map(int, input().split())
  if find_parent(parent, a) == find_parent(parent, b):
    cycle = True
    break
  else:
    union_parent(parent, a, b)
 
if cycle:
  print("사이클 발생")
else:
  print("사이클 X")
  
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