总结一下最短路径的迪杰斯特拉算法(Dijkstra)的基本内容以及用邻接表优化

前面转了两篇博客说了一下这个迪杰斯特拉算法,现在自己尝试总结一下。

先上一个百度百科的定义:迪杰斯特拉算法

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首先,迪杰斯特拉算法是用来解决单源最短路经问题的,主要是通过边的松弛来实现。

我们来看这个问题:

《总结一下最短路径的迪杰斯特拉算法(Dijkstra)的基本内容以及用邻接表优化》

这个问题求得是从1号顶点到达所有其他顶点的最短距离,我们用邻接矩阵来存储这个图,如下:

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我们用一个dis数组来存储从一号顶点到其他各个顶点的初始路径,如图

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先找一个离一号顶点最近的顶点,通过dis我们知道最近的顶点是2号顶点,从第2个顶点有两条边是2–>3和2–>4。先通过2–>3这个边看能否是从1到3的路程变短,也就是比较dis[3]与dis[2]+map[2][3]的大小,很明显dis[3]=12,而dis[2]+map[2][3]=10,所以我们把dis[3]的值更新为10,这个过程就是我们所说的“松弛”,同样对于2–>4,dis[4]的初始值为无穷大,而dis[2]+dis[2][4]=4,所以我们把dis[4]的值松弛为4,经过这一个松弛后,dis变成了:

《总结一下最短路径的迪杰斯特拉算法(Dijkstra)的基本内容以及用邻接表优化》

把已经找过的点进行标记,然后在剩下的3,4,5,6顶点钟找出离1号顶点最近的顶点,很明显最近的是4,然后根据上面的思路继续进行松弛,一直松弛到边完,这时dis变为

《总结一下最短路径的迪杰斯特拉算法(Dijkstra)的基本内容以及用邻接表优化》

整个过程用完整的代码来表示如下:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <stack>
#include <queue>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
using namespace std;
const int inf=1<<29;
int main()
{
    int map[10][10],t1,t2,t3,min,u,n,m;
    int dis[10];
    int vis[10];
    scanf("%d%d",&n,&m);
    //初始化
    for(int i=1; i<=n; i++)
        for(int j=1; j<=n; j++)
            if(i==j)
                map[i][j]=0;
            else
                map[i][j]=inf;
    //读入边
    for(int i=1; i<=m; i++)
    {
        scanf("%d%d%d",&t1,&t2,&t3);
        map[t1][t2]=t3;
    }
    //初始化dis数组,表示1号顶点到其余各个顶点的最短路程
    for(int i=1; i<=n; i++)
        dis[i]=map[1][i];
    //初始化vis
    for(int i=1; i<=n; i++)
        vis[i]=0;
    vis[1]=1;//标记起始点1已经被访问过
    //迪杰斯特拉算法(Dijkstra)的核心内容
    for(int i=1; i<=n-1; i++) //因为松弛的是边数,所以是n-1
    {
        min=inf;
        for(int j=1; j<=n; j++)
        {
            if(vis[j]==0&&dis[j]<min)
            {
                min=dis[j];
                u=j;
            }
        }
        vis[u]=1;
        for(int v=1; v<=n; v++)
            if(map[u][v]<inf)
                if(dis[u]+map[u][v]<dis[v])
                    dis[v]=dis[u]+map[u][v];
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)
        printf("%d ",dis[i]);
    return 0;
}

给出一组样例进行测试:

输入:

6 9
1 2 1
1 3 12
2 3 9
2 4 3
3 5 5
4 3 4
4 5 13
4 6 15
5 6 4

输出:

0 1 8 4 13 17

利用邻接表,我们可以把时间复杂度优化到O(M+N)logN,以下是用邻接表来优化这个算法的代码:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <stack>
#include <queue>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
using namespace std;
const int inf=0x3f3f3f3f;
int u[10],v[10],w[10],first[10],next[10],dist[10],vis[10],n,m,k,minn;
int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    //初始化
    for(int i=1; i<=n; i++)
        first[i]=-1;
    //读入边
    mem(dist,inf);
    for(int i=1; i<=m; i++)
    {
        scanf("%d%d%d",&u[i],&v[i],&w[i]);
        next[i]=first[u[i]];
        first[u[i]]=i;
        if(u[i]==1)
            dist[v[i]]=w[i];//初始化dis数组,表示1号顶点到其余各个顶点的最短路程
    }
    //初始化vis
    for(int i=1; i<=n; i++)
        vis[i]=0;
    vis[1]=1;//标记起始点1已经被访问过
    dist[1]=0;
    //迪杰斯特拉算法(Dijkstra)的核心内容
    for(int i=1; i<=n-1; i++)
    {
        minn=inf;
        for(int j=1; j<=n; j++)
        {
            if(vis[j]==0&&dist[j]<minn)
            {
                minn=dist[j];
                k=j;
            }
        }
        vis[k]=1;
        for(int l=first[k]; l!=-1; l=next[l])
        {
            if(w[l]<inf)
                if(dist[k]+w[l]<dist[v[l]])
                    dist[v[l]]=dist[k]+w[l];
        }
    }
    for(int i=1; i<=n; i++)
        printf("%d ",dist[i]);
    return 0;
}

    原文作者:Dijkstra算法
    原文地址: https://blog.csdn.net/riba2534/article/details/54563524
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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