dij演算法堆優化 Floyd演算法

2021-10-13 23:53:01 字數 2963 閱讀 8906

乙個號稱只有5行**的演算法, 由2023年圖靈獎獲得者、史丹福大學電腦科學系教授羅伯特·弗洛伊德命名。該演算法有於求乙個帶權有向圖(wighted directed graph)的任意兩點的最短距離的演算法,運用了動態規劃的思想, 演算法的時間複雜度為o(v^3),空間複雜度o(v^2)。

其核心思想是,在兩個頂點之間插入乙個或乙個以上的中轉點,比較經過與不經過中轉點的距離哪個更短。同時,我們需要引入2個矩陣,乙個鄰接矩陣d,用來計算每個相鄰點的距離,也就是我們的已知條件,第二個矩陣p,則用來表示中間點k的代數。比如說p中p[i,j]的值就是i與j兩點的中間點代數。

我們在進行floyd演算法的時候,也要像dijkstra演算法一樣,不停的更新這兩個矩陣。當我們根據一點規律變化中間點k的時候,也要遍歷所有的最小距離和中間點,若d[i,j]這個中轉點的思想,我們可以想象現實中的自ekd旅行駕遊問題,有的城市間的道路好走,比如存在高速公路,其需要的時間就越短,有的城市間只有原始的泥濘小道,行駛時就很耗時間。

比如a地直接到b地需要7小時

a地經由c地再到b地,則要1+4=5小時

a地經由c地再到d地再到b地,則要1+1+1小時。

換言之,這類似動態規則的揹包問題,從a地到b地,每個中轉點可以選擇也可以不選擇,這個邏輯就是對應**中的鬆弛操作。要求出所有地方(頂點)之間的最短距離,就需要n^3次鬆弛操作(三重迴圈)

floyd的核心5行**:

for(k=0;kd[i][k]+d[k][j])//鬆弛操作 

d[i][j]=d[i][k]+d[k][j];

需要注意的是,floyd演算法都是圍繞頂點展開,因此其表示法只能選擇相鄰距陣。在相鄰距陣中,我們預設所有頂點的權重是無限大,表示它們都不相鄰,其實這在floyd演算法有點不對,因為頂點到它自身的距離應該為零,因此這個要改動一下。

其完整實現如下:

class graphbymatrix 

}var map = {}

for (var i = 0; i < vertices.length; i++)

this.matrix = matrix; // 矩陣

this.vertices = vertices; // 頂點陣列(裡面只能是索引值)

this.map = map

this.isdirected = false;

}addedge(a, b, weight)

this.matrix[aindex][bindex] = weight || 1

if(!this.isdirected)

}tostring(obj) else

}return str

}obj = obj || this.matrix;

return obj.map(function (row) ).join(' ')

}).join("n");

}floyd()

}for (var k = 0; k < n; k++) }}

}}console.log("鄰接矩陣")

console.log(this + "")

console.log("最短路徑")

console.log(this.tostring(distance))

console.log("path矩陣")

console.log(this.tostring(path))

this.printpath(distance, path, n)

}genpath(path, i, j, s)

this.genpath(path, i, k, s);

s.push(k)

this.genpath(path, k, j, s);

}printpath(distance, path, n)

var s = this.vertices[i] + '到' + this.vertices[j] + " 最短距離為:" + distance[i][j] + 'n'

dij最短路 堆優化

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Floyd演算法(未優化版)

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