最短路徑 Dijkstra演算法

2021-06-22 23:22:32 字數 2242 閱讀 2188

dijkstra演算法

注意:

1.dijkstra演算法既可以求無向圖也可以求有向圖最短路徑。

2.dijkstra 演算法為什麼邊上的權值非負?

dijkstra演算法當中將節點分為已求得最短路徑的集合(記為s)和未確定最短路徑的個集合(記為v-s),歸入s集合的節點的最短路徑及其長度不再變更,如果邊上的權值允許為負值,那麼有可能出現當與s內某點(記為a)以負邊相連的點(記為b)確定其最短路徑時,它的最短路徑長度加上這條負邊的權值結果小於a原先確定的最短路徑長度 而源點s到s中各頂點的最短路徑長度不大於從源點s到

v-s中任何頂點的最短路徑長度

,而此時a在dijkstra演算法下是無法更新的,由此便可能得不到正確的結果。求帶負權值邊的單源最短路徑可以用bellman-ford演算法。

1.定義概覽

dijkstra演算法是典型的單源最短路徑演算法,用於計算乙個節點到其他所有節點的最短路徑。主要特點是以起始點為中心向外層層擴充套件,直到擴充套件到終點為止。dijkstra演算法是很有代表性的最短路徑演算法,在很多專業課程中都作為基本內容有詳細的介紹,如資料結構,圖論,運籌學等等。注意該演算法要求圖中不存在負權邊。

問題描述:在無向圖 g=(v,e) 中,假設每條邊 e[i] 的長度為 w[i],找到由頂點 v0 到其餘各點的最短路徑。(單源最短路徑)

2.演算法描述

1)演算法思想:設g=(v,e)是乙個帶權有向圖,把圖中頂點集合v分成兩組,第一組為已求出最短路徑的頂點集合(用s表示,初始時s中只有乙個源點,以後每求得一條最短路徑 , 就將加入到集合s中,直到全部頂點都加入到s中,演算法就結束了),第二組為其餘未確定最短路徑的頂點集合(用v-s表示),按最短路徑長度的遞增次序依次把第二組的頂點加入s中。在加入的過程中,總保持從源點s到s中各頂點的最短路徑長度不大於從源點s到v-s中任何頂點的最短路徑長度。此外,每個頂點對應乙個距離,s中的頂點的距離就是從s到此頂點的最短路徑長度,v-s中的頂點的距離,是從s到此頂點只包括s中的頂點為中間頂點的當前最短路徑長度。(原作者寫得有點繞口,多讀幾遍就能理解)

2)演算法步驟:

a.初始時,s只包含源點,即s=,s的距離為0。v-a包含除s外的其他頂點,即:u=,若s與v-a中某頂點有邊,則正常有權值,若某頂點不是s的鄰接點(adjacenct vertex),則權值為∞。

b.從v-a中選取乙個距離s最小的頂點u,把u加入s中(該選定的距離就是s到u的最短路徑長度)。

c.以u為新考慮的中間點,修改v-a中各頂點的距離;若從源點s到頂點v的距離(經過頂點k)比原來距離(不經過頂點k)短,則修改頂點u的距離值,修改後的距離值的頂點k的距離加上邊上的權。(這麼多廢話,兩行偽**)

if d[v]>d[u]+w(u,v)

then d[v]←d[u]+w(u,v)

d.重複步驟b和c直到所有頂點都包含在s中。

執行動畫過程如下圖

3.演算法**實現:

const int  maxint = 32767;

const int maxnum = 10;

int dist[maxnum];

int prev[maxnum];

int a[maxunm][maxnum];

void dijkstra(int v0)

dist[v0] = 0;

s[v0] = true;   

for(int i=2; i<=n; i++)

{int mindist = maxint;

int u = v0;    // 找出當前未使用的點j的dist[j]最小值

for(int j=1; j<=n; ++j)

if((!s[j]) && dist[j]4.演算法例項

先給出乙個無向圖

用dijkstra演算法找出以a為起點的單源最短路徑步驟如下

Dijkstra最短路徑演算法

基本思路是 選擇出發點相鄰的所有節點中,權最小的乙個,將它的路徑設定為確定。其他節點的路徑需要儲存起來。然後從剛剛確認的那個節點的相鄰節點,算得那些節點的路徑長。然後從所有未確定的節點中選擇乙個路徑最短的設定為確定。重複上面步驟即可。void dijkstra graph g,string v fl...

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