
【計】 generation tree; spanning tree
生成樹的定義與漢英術語解析
生成樹(Spanning Tree)是圖論與計算機科學中的核心概念,指在一個連通的無向圖中,包含所有頂點且不形成任何環路的子圖。其英文術語"Spanning Tree"由"Spanning"(覆蓋)和"Tree"(樹形結構)組成,強調其覆蓋全圖頂點并保持樹形連接的特性。在計算機網絡中,生成樹協議(Spanning Tree Protocol, STP)用于防止網絡環路,IEEE 802.1D标準對此有明确定義。
數學特性與構造方法
生成樹的邊數恒等于頂點數減一(若圖含( n )個頂點,則生成樹有( n-1 )條邊)。構造方法包括克魯斯卡爾算法(Kruskal's Algorithm)和普裡姆算法(Prim's Algorithm),兩者均基于貪心策略實現最小生成樹(Minimum Spanning Tree, MST)的構建。
應用場景與權威參考
漢英詞典對照擴展
《牛津計算機科學詞典》将生成樹定義為“A connected acyclic subgraph containing all the vertices of a graph”,中文直譯為“包含圖所有頂點的無環連通子圖”。此術語在離散數學、算法設計與網絡工程領域具有一緻性表述。
參考文獻來源
生成樹(Spanning Tree)是圖論中的一個重要概念,指在一個連通的無向圖中,包含圖中所有頂點且邊數最少的無環連通子圖。以下是詳細解釋:
連通性
生成樹必須包含原圖的所有頂點,并通過邊将這些頂點連接起來,确保任意兩個頂點之間有且僅有一條路徑(即無環)。
邊數關系
若原圖有 ( V ) 個頂點,生成樹恰好有 ( V-1 ) 條邊。例如,5個頂點的生成樹有4條邊。
最小生成樹(MST)
在帶權圖中,生成樹所有邊的權重之和最小時,稱為最小生成樹。常用算法如Prim算法(貪心擴展節點)和Kruskal算法(按權重排序邊)。
原圖必須是連通圖。若圖不連通,則生成樹不存在,但每個連通分量會形成一棵生成樹,整體稱為生成森林。
假設一個圖有頂點{A, B, C, D},邊為{(A-B), (B-C), (C-D), (A-C)}。其生成樹可能是:
A-B、B-C、C-D(邊數=3,滿足頂點數4-1=3),且無環路。
如果需要進一步了解算法(如Prim或Kruskal)或具體應用,可以補充提問哦!
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