Minimaler Spannbaum

Fassung:

Glasfaser für alle Dörfer

Sieben Dörfer sollen ans Glasfasernetz. Die Kabel dürfen nur entlang der Straßen verlegt werden (Länge in km). Jedes Dorf muss – direkt oder über andere Dörfer – mit jedem anderen verbunden sein. Die Bagger kosten pro Kilometer, also soll das Kabelnetz möglichst kurz sein.

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Straßen zwischen den Dörfern (km)

O = Oberdorf, B = Bergweiler, W = Waldhausen, M = Mittelbach, K = Kirchheim, T = Talheim, N = Niederau

Kabelnetz planen
Aufgabe 1: Wähle die Straßen aus, entlang derer Kabel verlegt werden. Finde ein möglichst kurzes Netz.
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Merke

Zulässig ist jedes Kabelnetz, das alle Dörfer miteinander verbindet. Ein Teilgraph, der alle Knoten verbindet und keinen Kreis enthält, heißt Spannbaum. Optimal ist der minimale Spannbaum mit der kleinsten Summe der Gewichte.

Algorithmus von Kruskal (greedy): Gehe die Kanten von der kürzesten zur längsten durch. Nimm eine Kante, wenn sie keinen Kreis schließt, sonst lass sie weg. Höre auf, wenn alle Knoten verbunden sind.

Auch hier führt die gierige Wahl garantiert zur optimalen Lösung.

Multiple Choice

Aufgabe 2: Warum lässt Kruskal eine Kante weg, die einen Kreis schließen würde?

Aufgabe 3

Die sechs größten Städte des Saarlandes sollen mit einem neuen Glasfaser-Ring verbunden werden – entlang der Straßen aus Kapitel 2.

MZG = Merzig, SLS = Saarlouis, SB = Saarbrücken, NK = Neunkirchen, WND = St. Wendel, HOM = Homburg

Kruskal im Saarland
Bestimme mit dem Algorithmus von Kruskal einen minimalen Spannbaum.
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✏️ Übungen zu diesem Kapitel

4 freiwillige Aufgaben zum Üben und Weiterdenken.

Zu den Übungen →