python實現狄克斯特拉演算法

2022-10-04 18:15:12 字數 3060 閱讀 4440

一、簡介

是從乙個頂點到其餘各頂點的最短路徑演算法,解決的是有向圖中最短路徑問題。迪傑斯特拉演算法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

二、步驟

(1) 找出「最便宜」的節點,即可在最短時間內到達的節點。

(2) 更新該節點的鄰居的開銷,其含義將稍後介紹。

(3) 重複這個過程,直到對圖中的每個節點都這樣做了。

(4) 計算最終路徑。

三、**

上圖中包括5個節點,箭頭表示方向,線上的數字表示消耗時間。

首先根據上圖做出乙個初始表(父節點代表從哪個節點到達該節點):

然後從「起點」開始,根據圖中的資訊更新一下表,由於從「起點」不能直接到達「終點」節點,所以耗時為∞(無窮大):

有了這個表我們可以根據演算法的步驟往下進行了。

第一步:找出「最便宜」的節點,這裡是節點b:

第二步:更新該節點的鄰居的開銷,根據圖從b出發可以到達a和「終點」節點,b目前的消耗2+b到a的消耗3=5,5小於原來a的消耗6,所以更新節點a相關的行:

同理,b目前消耗2+b到end的消耗5=7,小於∞,更新「終點」節點行:

b節點關聯的節點已經更新完成,所以b節點不在後面的更新範圍之內了:

找到下乙個消耗最小的節點,那就是a節點:

根據a節點的消耗更新關聯節點,只有end節點行被更新了:

這時候a節點也不在更新節點範圍之內了:

最終表的資料如下:

根據最終表,從「起點」到「終點」的最少消耗是6,路徑是起點->b->a->終點.

四、**實現

# -*-coding:utf-8-*-

# 用雜湊表實現圖的關係

# 建立節點的開銷表,開銷是指從"起點"到該節點的權重

graph = {}

graph["start"] = {}

graph["start"]["a"] = 6

graph["start"]["b"] = 2

graph["a"] = {}

graph["a"]["end"] = 1

graph["b"] = {}

graph["b"]["a"] = 3

graph["b"]["end"] = 5

graph["end"] = {}

# 無窮大

infinity = float("inf")

costs = {}

costs["a"] = 6

costs["b"] = 2

costs["end"] = infinity

# 父節點雜湊表

parents = {}

parents["a"] = "start"

parents["b"] = "start"

parents["end"] = none

# 已經處理過的節點,需要記錄

processed =

# 找到開銷最小的節點

def find_lowest_cost_node(costs):

# 初始化資料

lowest_cost = infinity

lowest_cost_node = none

# 遍歷所有節點

for node in costs:

# 該節點沒有被處理

if not node in processed:

# 如果當前節點的開銷比已經存在的開銷小,則更新該節點為開銷最小的節點

if costs[node] < lowest_cost:

lowest_coskhuqkvuqmat = costs[node]

lowest_cost_node = node

return lowest_cost_node

# 找到最短路徑

def find_shortest_path():

node = "end"

shortest_path = ["end"]

while parents[node] != "start":

shortest_path.append(parents[node])

node = p程式設計客棧arents[node]

shortest_path.append("start")

return shortest_path

# 尋找加權的最短路徑

def dijkstra():

# 查詢到目前開銷最小的節點

node = find_lowest_cost_node(costs)

# 只要有開銷最小的節點就迴圈(這個while迴圈在所有節點都被處理過後結束)

while node is not none:

# 獲取該節點當前開銷

cost = costs[node]

# 獲www.cppcns.com取該節點相鄰的節點

neighbors = graph[node]

# 遍歷當前節點的所有鄰居

for n in neighbors.keys():

# 計算經過當前節點到達相鄰結點的開銷,即當前節點的開銷加上當前節點到相鄰節點的開銷

new_cost = cost + neighbors[n]

# 如果經當前節點前往該鄰居更近,就更新該鄰居的開銷

if new_cost < costs[n]:

costs[n] = new_cost

#同時將該鄰居的父節點設定為當前節點

parents[n] = node

# 將當前節點標記為處理過

processed.append(node)

# 找出接下來要處理的節點,並迴圈

node = find_lowest_cost_node(costs)

# 迴圈完畢說明所有節點都已經處理完畢

shortest_path = find_shkhuqkvuqmaortest_path()

shortest_path.reverse()

print(shortest_path)

# 測試

dijkstra()

本文標題: python實現狄克斯特拉演算法

本文位址: /jiaoben/python/250272.html

狄克斯特拉演算法

廣度優先演算法,它找出的是段數最少的路徑 無向圖 如果我們要找出最快的路徑 加權圖 可以使用狄克斯特拉演算法。狄克斯特拉演算法包含四個步驟 1.找出 最便宜 的節點,即可在最短時間內到達的節點 2.更新該節點的鄰居的開銷 3.重複這個過程,直到對圖中的每個節點都這樣做了 4.計算最終路徑 以下圖為例...

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