[BOJ]1922. 네트워크 연결

문제:

도현이는 컴퓨터와 컴퓨터를 모두 연결하는 네트워크를 구축하려 한다. 하지만 아쉽게도 허브가 있지 않아 컴퓨터와 컴퓨터를 직접 연결하여야 한다. 그런데 모두가 자료를 공유하기 위해서는 모든 컴퓨터가 연결이 되어 있어야 한다. (a와 b가 연결이 되어 있다는 말은 a에서 b로의 경로가 존재한다는 것을 의미한다. a에서 b를 연결하는 선이 있고, b와 c를 연결하는 선이 있으면 a와 c는 연결이 되어 있다.)

그런데 이왕이면 컴퓨터를 연결하는 비용을 최소로 하여야 컴퓨터를 연결하는 비용 외에 다른 곳에 돈을 더 쓸 수 있을 것이다. 이제 각 컴퓨터를 연결하는데 필요한 비용이 주어졌을 때 모든 컴퓨터를 연결하는데 필요한 최소비용을 출력하라. 모든 컴퓨터를 연결할 수 없는 경우는 없다.

입력:

첫째 줄에 컴퓨터의 수 N (1 ≤ N ≤ 1000)가 주어진다.

둘째 줄에는 연결할 수 있는 선의 수 M (1 ≤ M ≤ 100,000)가 주어진다.

셋째 줄부터 M+2번째 줄까지 총 M개의 줄에 각 컴퓨터를 연결하는데 드는 비용이 주어진다. 이 비용의 정보는 세 개의 정수로 주어지는데, 만약에 a b c 가 주어져 있다고 하면 a컴퓨터와 b컴퓨터를 연결하는데 비용이 c (1 ≤ c ≤ 10,000) 만큼 든다는 것을 의미한다. a와 b는 같을 수도 있다.

출력:

모든 컴퓨터를 연결하는데 필요한 최소비용을 첫째 줄에 출력한다.

풀이방법:

 이러한 문제는 최소 스패닝 트리를 사용해서 푸는 전형적인 문제다. Kruskal, Prim 알고리즘으로 풀 수 있으며, 이번 문제는 Prim 알고리즘을 활용해서 풀었다.

 Prim 알고리즘은 다음의 순서대로 작동한다.

1. 그래프에서 하나의 꼭짓점을 선택하여 트리를 만든다.
2. 그래프의 모든 변이 들어 있는 집합을 만든다.
3. 모든 꼭짓점이 트리에 포함되어 있지 않은 동안
   1. 트리의 연결된 변 가운데 트리 속의 두 꼭짓점을 연결하지 않는 가장 가중치가 작은 변을 트리에 추가한다.

 이 알고리즘이 종료되었을 때 만들어진 트리는 최소 비용 신장 트리가 된다. [출처: Prim 알고리즘 위키피디아]

 

따라서 위 알고리즘대로 해당 노드로 이동하는 최소 비용을 의미하는 distance 배열을 INF로, 전체 가중치를 가지고 있는 vertice를 초기화 하고, 모든 컴퓨터를 방문했는지 확인할 수 있는 visited 배열을 만든다.

 

 이제 1번 컴퓨터(인덱스상 0번)를 임의로 선택하여 위 알고리즘대로 트리를 만들기 시작한다. 1번 컴퓨터로 향하는 distance는 0이다. (문제 조건 상 a와 b가 같을 수 있다고 하는데 큰 의미는 없는 것 같다.) distance와 visited 배열을 바탕으로 선택해야 하는 distance를 고른다.( 첫번쨰의 경우에는 당연히 1번 컴퓨터만 distance가 변경되었으므로 1번 컴퓨터다.) 1번 컴퓨터가 선택되었으므로, 이 컴퓨터와 연결 된 Edge들을 distance에 반영한다.

 위 과정을 모든 컴퓨터를 다 방문할 때까지 반복하며, 알고리즘이 종료되었을 때의 distance의 합이 최소 비용을 의미하게 된다.

import sys
 
input = sys.stdin.readline
 
n = int(input())
M = int(input())
INF = float('inf')
 
distance = [INF]*n
vertice = [[INF for _ in range(n)] for _ in range(n)]
 
for _ in range(M):
    a,b,c = map(int,input().split())
    vertice[a-1][b-1] = c
    vertice[b-1][a-1] = c
 
visited = [False]*n
distance[0] = 0    
while not all(visited):
    minimum = INF
    temp_node = 0
    for i in range(n):
        if not visited[i] and distance[i] < minimum:
            temp_node = i
            minimum = distance[i]
            
    visited[temp_node] = True
    for i in range(n):
        if not visited[i] and vertice[temp_node][i]!=INF:
            if (vertice[temp_node][i] < distance[i]):
                distance[i] = vertice[temp_node][i]
                
print(sum(distance))

문제링크:

www.acmicpc.net/problem/1922

1922번: 네트워크 연결