資料結構 最短路徑演算法 之 弗洛伊德演算法

2021-09-24 13:51:44 字數 1482 閱讀 9088

最簡單的最短路徑是求中轉次數最少的路徑,而不考慮每條邊的權值。而在實際問題中,路徑長度的度量就不再是路徑上的邊數,而是路徑上所有邊的權值之和

有向網中,習慣上稱路徑的第乙個頂點為源點(source),最後乙個頂點為終點(destination)

下面主要討論兩種最常見的最短路徑問題:

一、從某個源點到其餘頂點的最短路徑;

二、求每一對頂點之間的最短路徑。

迪傑斯特拉(dijkstra)演算法用於求解第一種問題,時間複雜度為o(n²)弗洛伊德(floyd)演算法用於求解第二種問題,時間複雜度為o(n³)

從實現形式上來說,弗洛伊德演算法比迪傑斯特拉演算法更為簡潔

求解每一對頂點之間的最短路徑有兩種方法:

一種是n次呼叫迪傑斯特拉演算法;

另一種是採用下面介紹的弗洛伊德演算法。

兩種演算法的時間複雜度均為o(n³),但弗洛伊德演算法的形式更為簡潔。

《邏輯思路》

(1)如果說迪傑斯特拉演算法是乙個「加邊」的過程,那麼弗洛伊德演算法就是乙個「加點」的過程;

(2)先確定兩個目標頂點,源點為vs,終點為ve;

(3)若vs和ve之間存在弧,初始化為arcs[vs-1][ve-1](編號),反之置為∞;

(4)依次判斷剩餘頂點vi,若在兩個頂點間插入vi後,使得+小於,則置換為vs和ve間的最短路徑;

(5)直至所有剩餘頂點判斷完畢,最短路徑確定;

(6)其餘的每一對頂點都重複上述過程。

《實現思路》——以鄰接矩陣為儲存結構的有向網

(1)該演算法的核心思想是設定了兩個二維輔助陣列:

1. 二維陣列path:行表示頂點vi的直接前驅,列表示頂點vi;

2. 二維陣列d]:記錄vs和ve間的最短路徑。

(2)弗洛伊德演算法的**思路比較清晰,插入、比較、更新。

void shortestpath_floyd(amgraph g)

/*---------初始化結束--------*/

for(int vi = 1; vi <= g.vexnum; vi++) /*插入點vi*/

for(int vs = 1; vs <= g.vexnum; vs++) /*源點vs*/

for(int ve = 1; ve <= g.vexnum; ve++) /*終點ve*/

}}

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