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第4章建设中建议学习 2 学时

树与生成树

从无环连通图出发,理解树的性质、生成树以及最小生成树的实际应用。

67%
学习进度
5 个
重点概念
3 题
检测任务
学习目标
1

掌握树的定义和基本性质

2

理解生成树与图连通性的关系

3

了解最小生成树在网络建设中的应用

在线教材正文

树是一类特殊的图,它既连通又不含回路。由于结构简洁、层次清楚,树广泛用于文件目录、组织结构、表达式分析、决策过程和搜索算法。

一棵含有 n 个顶点的树恰好有 n-1 条边。这个性质常用于判断一个图是否可能为树,也能帮助我们理解树在保持连通的同时为什么不包含多余路径。

生成树是从连通图中选取部分边形成的一棵树,它保留所有顶点并保持连通。一个连通图通常可以有多棵生成树,不同生成树对应不同的连接方案。

当边带有权值时,最小生成树用于寻找总代价最小的连接方案。通信网络铺设、道路建设、电路布线等问题,都可以通过最小生成树思想进行建模和求解。

教材例题

若要连接多个教学楼并尽量减少网线铺设成本,可以把教学楼看作顶点、可铺设线路看作带权边,再寻找最小生成树。

讨论提示

最小生成树追求整体成本最低,它是否一定能保证任意两个点之间的路径最短?

章节自测
题目 1

说明树为什么一定不存在回路。

题目 2

证明含 n 个顶点的树有 n-1 条边。

题目 3

描述最小生成树适合解决哪类优化问题。