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最短路径---Dijkstra/Floyd算法
阅读量:5211 次
发布时间:2019-06-14

本文共 4767 字,大约阅读时间需要 15 分钟。

1.Dijkstra算法基础:

         算法过程比prim算法稍微多一点步骤,但思想确实巧妙也是贪心,目的是求某个源点到目的点的最短距离,总的来说dijkstra也就是求某个源点到目的点的最短路,求解的过程也就是求源点到整个图的最短,次短距,第三短距离等(这些距离都是源点到某个点的最短距离)。。。求出的每个距离都对应一个点,也就是要到的到这个点,求的也就是原点到所有点的最短距离,并存在二维数组中,给出目的点就能直接通过查表获得最短距离。

        第1步:以源点START(假设s1)为始点,求最短距离,如何求? 与这个源点相邻的点与源点的距离全部放在一个数组dist[]中,如不可达,dist[]中为最大值,是一维数组原因是默认的是从源点到这个一维数组下标的值,只需目的点作为下标就可,这时从源点到其他点的最短的“1”条路径有了,只要选出dist[]最小的就行(得到最短路径的另一端点假设s2)。

        第2步:这时要寻找源点(设s1)到另外点的次短距离,按路径长度递增次序产生各顶点最短路径,这个距离是dist[]里的值或是从第1步中选择的那个最短距离+从找到点(设s2)出发到其他点的距离(其实这里是一个更新操作更新的是dist[]里的值),如最短距离+从这点(设s2)到其他点的距离小于dist[]里面的值,就可更新dist[]数组,然后再从dist[]中选值最小的,也就是第“2”短路径(次短路径)。

       第3步:寻找第“3”短路径,同上,第二短路径的端点(s3)更新与之相邻其他的点的dist[]数组里面的值。

       第4步:重复上述过程n - 1次(n节点个数),得出结果,其实把源点到所有点的最短路径求出来了,都填在了dist[]表中,要找源点到哪个点的最短路,就只需要查表了。

在未选点集中选择一个最短距离最小的未选点k来扩充已选集是Dijkstra算法的关键。时间复杂度O(n^2).

1 void Init_Dijkstra(void) 2 { 3     count=0; 4     for(int i=0;i
n;i++) 5 { 6 vis[i]=0; //状态置0,表示没有求出最短路径 7 min_wg[i]=MG->edge[START][i]; 8 9 if(min_wg[i] == INF)10 min_from[i]=-1; //表示到顶点i路径最短的上一个顶点不存在11 else12 min_from[i]=START;13 }14 15 vis[START]=1;16 count++;17 min_wg[START]=0; //从源点到达源点的边权值为018 min_from[START]=START; //源点的父节点为本身19 }20 21 void Dijkstra(void)22 {23 int min,to_index;24 int new_dis; //距离更新中间值25 26 while(count < MG->n)27 {28 min=INF;29 to_index=-1;30 for(int i=0;i
n;i++)31 if(!vis[i] && (min_wg[i] < min))32 {33 min=min_wg[i];34 to_index=i;35 }36 37 if(to_index != -1)38 { 39 // if(to_index == ENDN) //用于[2]40 // break;41 vis[to_index]=1;42 count++;43 }44 else45 break;46 47 for(int j=0;j
n;j++)48 if(!vis[j] && MG->edge[to_index][j] < INF)49 {50 new_dis=min_wg[to_index]+MG->edge[to_index][j];51 if(new_dis < min_wg[j])52 {53 min_wg[j]=new_dis;54 min_from[j]=to_index;55 }56 }57 }58 }
1 //查找from->to的路径 2 void SearchPath(int from,int to) 3 { 4     int tot=0; 5     int index_temp;  //缓存索引 6  7     path[tot++]=to; 8     index_temp=min_from[to]; 9     while(index_temp != from)  //回溯找到源点 10     {11         path[tot++]=index_temp;12         index_temp=min_from[index_temp];13     }14     path[tot]=from;15 16     printf("%c",MG->vertex[from]);17     for(int i=tot-1;i>=0;i--)  //对辅助数组进行逆向输出 18         printf("->%c",MG->vertex[path[i]]);19     printf("\n");20 }

 2.Floyd算法

        Floyd算法用于求最短路径,经典的动态规划或是有多个起点和多个终点,是解决任意两点间的一种,可正确处理或边负的最短路径问题,但不许有包含带负权的边组成的回路。Floyd算法可以说Warshall算法的扩展,三个for循环解决问题,时间复杂度为O(n^3)。Floyd算法的基本思想:从任意节点A到任意点B的最短路径不外乎2种可能:1是直接从A到B,2是从A经过若干个节点X到B。所以我们设Dis(AB)为节点A到B最短路径距离,对于每一个点X,我们检查Dis(AX) + Dis(XB) < Dis(AB)是否成立,如成立,证明从A到X再到B的路径比A直接到B的路径短,便Dis(AB) = Dis(AX) + Dis(XB),这样当我们遍历完所有节点X,Dis(AB)中记录的便是A到B的最短路径距离。

      接下来如何找出最短路径?需借助辅助数组Path:同时借助[栈或队列或数组]。path[i][j] =k表示最短路径i-…j 和j的直接前驱为k,此时初始化是path[i][j]=i,即是:i-->......-->k ->j举例:如1-> 5->4  4->3->6 ,此时path[1][6]=0;0表示1->6不通。当我们引入节点k = 4此时有1->5->4->3->6,显然有paht[1][6] = 3 = paht[4][6] =paht[k][6],如是有 path[i][j] =path[k][j] 。对于1->5相邻边,我们可以在初始化时候 有 paht[1][5]=1;如是对于最短路径1->5->4->3->6有paht[1][6] = 3; paht[1][3]= 4;paht[1][4] = 5; paht[1][5] =1 如此逆推不难得到最短路径记录值。

1 void Init_Floyd(void) 2 { 3     for(int i=0;i
n;i++) 4 for(int j=0;j
n;j++) 5 { 6 if(i == j) 7 { 8 dis[i][i]=0; 9 path[i][i]=i;10 }11 else12 {13 dis[i][j]=MG->edge[i][j];14 if(dis[i][j] == INF)15 path[i][j]=-1;16 else17 path[i][j]=i; //记录j的前驱节点18 }19 }20 }21 void Floyd(void)22 {23 int i,j,k;24 25 for(k=0;k
n;k++)26 {27 for(i=0;i
n;i++)28 for(j=0;j
n;j++)29 if((dis[i][k]>0 && dis[i][k]
0 && dis[k][j]
1 // 路径查询 2 void SearchPath(int from,int to) 3 { 4     int min_path[MAXL],tot=0; 5     int index_temp; //缓存索引 6  7     min_path[tot++]=to; 8     index_temp=path[from][to]; 9     while(index_temp != from)  //回溯找到源点10     {11         min_path[tot++]=index_temp;12         index_temp=path[from][index_temp];13     }14     min_path[tot]=from;15 16     printf("%c",MG->vertex[from]);  //对辅助数组进行逆向输出17     for(int i=tot-1;i>=0;i--)18         printf("->%c",MG->vertex[min_path[i]]);19 }

转载于:https://www.cnblogs.com/wjcx-sqh/p/5929919.html

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