演算法分析設計 Dijstra演算法

2022-05-30 05:21:07 字數 2442 閱讀 6785

對於下圖使用dijkstra演算法求由頂點a到頂點h的最短路徑,按實驗報告模板編寫演算法。

第一點:

第二點:我們已經知道了起點s,一開始對於頂點s各個頂點的距離(用陣列dis[j]表示s->j的距離),我們可以通過與頂點s相連的邊得知。

假設頂點k,是距離頂點i最近的乙個頂點(除去s本身),頂點j是除去i,k以外的乙個節點

因此我們知道: dis[k] < dis[j]

再假設 dis[k] + path[k][j] < dis[j]

因此 如果我們先用頂點j去鬆弛其他邊是沒有意義的,因此dis[j]本身還是能夠被鬆弛,所以通過dis[j]鬆弛得到的最短邊並不是我們最優的解。

因此當dis[j]不能在被鬆弛的時候,說明此時dis[j]已經是s->j的最短距離,這是我們就可以用dis[j]來對其他邊進行鬆弛操作。

那到什麼時候dis[j]已經是最短了呢?

看回 dis[k] < dis[j]

可以推導出 dis[k] < dis[j] + path[j][k]

因此頂點j不能優化dis[k]

這裡就可以得出結論了,當dis[j]為剩下的頂點中距離i最近的頂點式,必定可以通過頂點j對其他邊進行鬆弛操作

void

dijstra()

while (que.size()) //

通過維護小頂堆,優化了每次需要尋找vis[i] == 0 && dis[i] 最小的過程

}} }

}

演算法**

時間複雜度:o(nlogn)

初始的dijstra演算法的時間複雜度是o(n^2),通過堆優化,可以logn的維護出邊權的最小值,不用再通過o(n)的遍歷來確定最小值。又因為有n個節點需要作為中轉點來對其他邊進行鬆弛操作,因此在堆優化之後dijstra演算法的時間複雜度就是o(nlogn)

空間複雜度:o(m + n)

通過鏈式前向星來維護邊的資訊,因此空間複雜度僅需要o(n + m)

#include#include

#include

#include

#include

using

namespace

std;

const

int maxn = 1e5 + 100

;const

int inf = 0x3f3f3f3f

;struct

node

node(

int x, int

y)

node() {}

};node edge[maxn];

//edge儲存邊的資訊

int head[maxn], cnt = 0

;void addedge(int u, int v, int val) //

通過鏈式前向星存圖能夠有效地降低空間複雜度

int n, m ,s; //

n 為頂點個數, m為邊數 , s是起點

priority_queueque; //

通過堆優化能夠有效地減少時間複雜度

int dis[maxn], vis[maxn]; //

dis維護從起點s到其他頂點地最段距離 , vis用來維護在進行演算法過程中那先頂點已經作為中轉點進行過鬆弛操作

void

dijstra()

while (que.size()) //

通過維護小頂堆,優化了每次需要尋找vis[i] == 0 && dis[i] 最小的過程}}

}int

main()

dijstra();

cout

<< "

頂點s到其他頂點的距離:

"<

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

return0;

}/*樣例輸入:

8 11

3 1 2

1 2 1

2 4 2

4 3 1

5 4 2

4 6 8

5 7 2

6 5 2

7 6 3

8 6 2

7 8 3

1*/

完整**

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