最短路徑演算法 Dijkstra 2 zz

2021-05-22 21:29:18 字數 873 閱讀 7348

演算法流程

在以下說明中,s為源,w[u,v]為點u和v之間的邊的長度,結果儲存在dist

初始化:源的距離dist[s]設為0,其他的點距離設為無窮大,同時把所有的點的狀態設為沒有擴充套件過。

迴圈n-1次:

在沒有擴充套件過的點中取一距離最小的點u,並將其狀態設為已擴充套件。

對於每個與u相鄰的點v,執行relax(u,v),也就是說,如果dist[u]+w[u,v]

結束。此時對於任意的u,dist[u]就是s到u的距離。

最簡單的實現方法就是,在每次迴圈中,再用乙個迴圈找距離最短的點,然後用任意的方法更新與其相鄰的邊,時間複雜度顯然為o(n2

) 對於空間複雜度:如果只要求出距離,只要n的附加空間儲存距離就可以了(距離小於當前距離的是已訪問的節點,對於距離相等的情況可以比較編號或是特殊處理一下)。如果要求出路徑則需要另外v的空間儲存前乙個節點,總共需要2n的空間。

使用二叉堆(binary heap)來儲存沒有擴充套件過的點的距離並維護其最小值,並在訪問每條邊的時候更新,可以把時間複雜度變成o(n+mlogn)。

當邊數遠小於點數的平方時,這種演算法相對來說有很好的效果。但是當m=o(n2

)時(有時候表現為不限制邊的條數),用二叉堆的優化反倒會更慢。因為此時的複雜度是o(n+n2

logn),大於不用堆的實現的o(n2

)的複雜度。

另外此時要用鄰接表儲存邊,使得擴充套件邊的總複雜度為o(m),否則複雜度不會減小。

空間複雜度:這種演算法需要乙個二叉堆,及其反向指標,另外還要儲存距離,所以所用空間為3n。如果儲存路徑則為4n。

具體思路:先將所有的點插入堆,並將值賦為極大值(maxint/maxlongint),將原點賦值為0,通過鬆弛技術(relax)進行更新以及設定為擴充套件。

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