資料結構與演算法 Dijkstra演算法

2021-10-10 19:53:41 字數 2274 閱讀 8750

dijkstra演算法用於圖中計算最小路徑,在路由選擇中也有用到。以乙個圖為例:

演算法執行過程:

1、選擇乙個起始點,並初始化其他各個點到起始點的開銷表d以及相對應的上乙個點(初始化時就是起點)。

2、 找到開銷表d中的最小值,選擇這個開銷表的最小值所對應的點作為下乙個節點,記作p,並更新其他未經過的點n到這個點p的開銷表d,其中開銷表d的數值更新為當前開銷表的數值d( n )當前到這個節點p的開銷表的數值d( p )加上p點到當前點的開銷路徑值的最小值。即:

d(n)=min(d(n),d( p)+c(p,n))

並記下這個最小值所指向的上乙個節點,若當前開銷表的數值d( p)為最小值,則選擇當前d( p)指向的節點(第一次迴圈時指向的時起始點)。

ps:c ( n , p )記為p點到當前點n的開銷路徑值。

3、迴圈第二步,直到遍歷完所有的節點。

1、首先選擇u作為起點,其他各個點到u的開銷表為:

已加入節點

d(x)

d(v)

d(w)

d(y)

d(z)

u1,u

2,u5,u∞∞

**裡的數字為開銷表的數值,字母為指向的上乙個節點。

2、選擇開銷表中的最小值作為下乙個節點,這裡可以看到d(x)=1是最小的,因此選擇x作為下乙個節點,然後更新其他未經過的點,即y、z、w、v的開銷表。各個點的更新過程如下:

對於v: d(v)=2, d(x)+c(x,v)=1+2=3,將d(v)更新為原來的d(v),仍然指向u。

對於y: d(y)=∞, d(x)+c(x,y)=1+1=2,因此更新將d(y)更新為2, 指向x。

對於w: d(w)=5, d(x)+c(x,w)=1+3=4,因此將d(w)更新為4, 指向x。

對於z: d(z)=∞,d(x)+c(x,z)=∞,d(z)仍為∞,此時不指向u也不指向x,因為是無窮意味著z到x和u都沒有路徑。

更新完後的開銷表為:

已加入節點

d(x)

d(v)

d(w)

d(y)

d(z)

ux2,u

4,x2,x

∞3、繼續迴圈,可以看到上面的表中最小值為d(y)和d(v),這裡選擇y作為下乙個節點。

對於v: d(v)=

對於w:d(w)=4, d(y)+c(y,w)=3,更新d(w)為3,指向y。

對於z: d(z)=∞,d(y)+c(y,z)=4,更新為4,指向y。

更新完後的開銷表為:

已加入節點

d(x)

d(v)

d(w)

d(y)

d(z)

uxy2,u

3,y4,y

4、繼續迴圈,選擇v作為下一次節點,更新開銷表。

對於w:d(w)=3, d(v)+c(v,w)=2+3=5,更新為3,仍然指向y。

對於z:d(z)=4,d(v)+c(v,z)=∞,更新為4,仍然指向y。

更新後的開銷表為:

已加入節點

d(x)

d(v)

d(w)

d(y)

d(z)

uxyv

3,y4,y

5、繼續迴圈,選擇w作為下一次節點,更新開銷表。

對於z: d(z)=4, d(w)+c(w,z)=3+5=8,更新為4,仍然指向y。

更新後的選擇表為:

已加入節點

d(x)

d(v)

d(w)

d(y)

d(z)

uxyvw

4,y6、繼續迴圈,開銷表中只剩下z乙個數值了,選擇z作為下乙個節點,將z記作已加入的節點。

總結:

dijkstra演算法看似複雜,實際上其核心要點在更新開銷表時的比較動作,以第三步中的對於w點為例來說明:

對於w:d(w)=4, d(y)+c(y,w)=3,更新d(w)為3,指向y。

d(w)=4為從起點u→x→w的路徑值,而 d(y)+c(y,w)=3則為從起點u→x→y→w的路徑值。

這裡的兩者比較說明從起點u到w,經過後面這條路徑更短一些,所以選擇後面這條路徑作為到w點的最小路徑。因此開銷表記錄的就是起點到各個點的最小路徑值。經過迴圈完所有的點,就可以得到起點到各個點的最小路徑。

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