Minimum Spanning Tree with Select-and-Delete Algorithm

This algorithm suggests a method in which a minimum spanning tree can be obtained fast by reducing the number of an algorithm execution. The suggested algorithm performs a select-and-delete process. In the select process, firstly, it performs Borůvka's first stage for all the vertices of a graph. Then it re-performs Borůvka's first stage for specific vertices and reduces the population of the edges. In the delete process, it deletes the maximum weight edge if any cycle occurs between the 3 edges of the edges with the reduced population. After, among the remaining edges, applying the valency concept, it gets rid of maximum weight edges. Finally, it eliminates the maximum weight edges if a cycle happens among the vertices with a big valency. The select-and-delete algorithm was applied to 9 various graphs and was evaluated its applicability. The suggested select process is believed to be the vest way to choose the edges, since it showed that it chose less number of big edges from 6 graphs, and only from 3 graphs, comparing to the number of edges that is to be performed when using MST algorithm. When applied the delete process to Kruskal algorithm, the number of performances by Kruskal was less in 6 graphs, but 1 more in each 3 graph. Also, when using the suggested delete process, 1 graph performed only the 1st stage, 5 graphs till 2nd stage, and the remaining till 3rd stage. Finally, the select-and-delete algorithm showed its least number of performances among the MST algorithms.

선택-삭제 최소신장트리 알고리즘

본 논문은 알고리즘 수행 횟수를 줄여 최소신장트리를 빨리 얻는 방법을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 선택과 삭제 과정을 수행한다. 선택 과정은 먼저, 그래프의 모든 정점들에 대해 Borůvka의 첫 번째 단계를 수행하고, 특정 정점들에 대해 Borůvka의 첫 번째 단계를 재 수행하여 간선들의 모집단을 축소시키는 결과를 얻었다. 삭제 과정은 축소된 모집단 간선들에 대해 3개 정점들 간에 사이클이 발생할 경우 최대 가중치 간선을 삭제한다. 나머지 간선들 중 최대 가중치 간선에 대해 결합가 개념을 적용하여 삭제한다. 마지막으로 결합가가 큰 정점들 간의 사이클이 발생하는 경우 최대 가중치 간선을 삭제하는 기법을 적용하였다. 선택-삭제 알고리즘을 9개의 다양한 그래프에 적용하여 알고리즘 적용성을 평가하였다. 제안된 선택 과정은 MST 알고리즘을 최적으로 수행해야 하는 간선의 수와 비교시 6개는 적은 개수를, 3개 그래프만이 1개 큰 간선을 선택하는 결과를 나타내어 최적으로 간선을 선택하는 방법임을 알 수 있다. 삭제 단계를 Kruskal 알고리즘을 적용할 경우 Kruskal 알고리즘을 최적으로 수행하는 횟수와 비교한 결과 6개의 그래프는 수행 횟수가 적은 반면, 3개 그래프는 1회 많게 수행하는 결과를 얻었다. 또한, 제안된 삭제 단계를 수행할 경우 1개 그래프는 1단계만, 5개 그래프는 2단계까지, 나머지 3개 그래프만이 3단계를 수행하는 결과를 나타내었다. 결국, 선택-삭제 알고리즘이 MST 알고리즘들 중에서 가장 적은 수행 횟수를 나타내었다.