Efficiently Find Approximate Minimum Spanning Tree of a Large Graph

I have a large number of nodes, ~25000, each with a 3D position.

I want to produce a sparsely connected graph, with edges given by the distance between nodes, for use in a GNN.

Algorithms to find the Minimum Spanning Tree (MST) typically rely on starting first with the fully connected graph, then removing nodes to find the MST. This is very slow for large graphs.

To try to speed this up, I tried using scipy’s sparse_distance_matrix to limit the radius of initial connections to the maximum nearest neighbor distance, but this results in multiple connected components for some graphs.

import numpy as np
from scipy.sparse.csgraph import minimum_spanning_tree
from scipy.spatial import KDTree
from scipy.spatial import distance_matrix

# Create a random set of 25000 node positions
positions = np.random.normal(loc=500000, scale=10000, size=(25000, 3))

# Method 1: Full MST Search (Too Slow)
dist_matrix = distance_matrix(positions, positions)
mst = minimum_spanning_tree(dist_matrix)


# Method 2: Start from sparse matrix (Results in multiple connected components)
kdtree = KDTree(positions)

# Find the maximum nearest neighbour distance for the graph
distances, _ = kdtree.query(positions, k=2)
max_neighbour_distance = np.max(distances[:, 1])
max_neighbour_distance = np.ceil(max_neighbour_distance) # Round up to avoid floating point errors in MST search


# Threshold the distance matrix by this distance
sparse_dist_matrix = kdtree.sparse_distance_matrix(kdtree, max_neighbour_distance, output_type="coo_matrix")

mst = minimum_spanning_tree(sparse_dist_matrix)

G = nx.from_scipy_sparse_array(mst)

I don’t need the true minimum spanning tree, just for the graph to be connected with as few as possible edges to speed up GNN performance. Even the sparse method is too slow for some graphs.

I considered a method based on https://www.cs.umd.edu/~mount/Papers/soda16-emst.pdf but it looks hard to implement, i.e. scipy doesn’t have quadtrees.

Converting the fully distance matrix to a networkx graph then using their implementation of Boruvka’s algorithm is even slower, it’s not intended for large graphs.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật