Dijkstra 最短路徑演算法的設計與PHP實現

2021-06-26 17:26:42 字數 1949 閱讀 7796

一、待解決問題

單源最短路徑問題,在給定有向圖中求乙個頂點(單源頂點)到其他所有頂點的最短路徑問題。在下圖中,每條邊上有乙個權值,希望求解a到所有其他頂點(b/c/d/e/f/g)的最短路徑。

二、問題分析(最短路徑的子結構同樣最優性)

如果p(a,g)是從頂點a到g的最短路徑,假設d和f是這條路徑上的中間點,那麼p(d,f)一定時從d到f的最短路徑。如果p(d,f)不是d到f的最短路徑,那必然存在某乙個節點m的另一條d到f的路徑可以使p(a,b...m...f,g)比p(a,g)小,自相矛盾。

有了這樣的性質,我們可以了解dijkstra演算法。

三、dijkstra演算法

dijkstra 演算法,又叫迪科斯徹演算法(dijkstra),又稱為單源最短路徑演算法,所謂單源是在乙個有向圖中,從乙個頂點出發,求該頂點至所有可到達頂點的最短路徑問題。 問題描述為設g=(v,e)是乙個有向圖,v表示頂點,e表示邊。它的每一條邊(i,j)屬於e,都有乙個非負權w(i,j),在g中指定乙個結點v0,要求把從v0到g的每乙個接vj(vj屬於v)的最短有向路徑找出來(或者指出不存在)。 dijstra演算法是運用貪心的策略,從源點開始,不斷地通過相聯通的點找出到其他點的最短距離。

dijkstra的貪心應用在他利用(二)中的性質,不斷地選取「最近」的節點並試探每個節點的所有可能存在鏈結,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。對於源點a,逐步擴充套件,根據dist[j]=min更新與i直接相鄰的頂點資訊。

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u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v到s中各頂點的最短路徑長度不大於從源點v到u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v到此頂點的最短路徑長度,u中的頂點的距離,是從v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。

2)演算法步驟:

a.初始時,s只包含源點,即s=,v的距離為0。u包含除v外的其他頂點,即:u=,若v與u中頂點u有邊,則正常有權值,若u不是v的出邊鄰接點,則權值為∞。

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

c.以k為新考慮的中間點,修改u中與k相鄰的各頂點的距離;若從源點v到頂點u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,修改後的距離值為頂點k的距離加上k與u邊上的權。

d.重複步驟b和c直到所有頂點都包含在s中。

四、演算法php實現

<?php 

class dijkstra

public function calculate()

else

}// n-1次迴圈完成轉移節點任務

for($l=0;$l<6;$l++)

}//從v中更新頂點到u中

array_push($u,$current_min_v);

array_splice($v,array_search($current_min_v,$v),1);

//更新

foreach($v as $k=>$u)}}

foreach($d as $k => $u)

}}?>

呼叫類:

$d = new dijkstra;

$d->calculate();

執行結果:

1=>1

2=>2

3=>2

4=>3

5=>3

6=>4

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...

Dijkstra最短路徑演算法

引入 dijkstra 迪傑斯特拉 演算法是典型的最短路徑路由演算法,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演算法能得出最短路徑的最優解,但由於它遍歷計算的節點很多,所以效率低。package dijkstra p...

最短路徑 Dijkstra演算法

最短路徑 描述 已知乙個城市的交通路線,經常要求從某一點出發到各地方的最短路徑。例如有如下交通圖 則從a出發到各點的最短路徑分別為 b 0c 10 d 50 e 30 f 60 輸入 輸入只有乙個用例,第一行包括若干個字元,分別表示各頂點的名稱,接下來是乙個非負的整數方陣,方陣維數等於頂點數,其中0...