首先科普一下,Bellman-Ford算法是由发明者Richard Bellman和Lester Ford命名的,可以处理路径权值为负数时的单源最短路径问题。
算法核心:Bellman-Ford算法基于动态规划,反复利用已有的边来更新最短距离,Bellman-Ford算法的核心思想时松弛。如果dist[u]和dist[v]满足dist[v]<=dist[u]+map[u][v],dist[v]就应该被更新为dist[u]+map[u][v]。反复地利用上式对dist数组进行松弛,如果没有负权回路的话,应当会在n-1次松弛之后结束。原因在于考虑对每条边进行松弛1次的时候,得到的实际上是最多经过0个点的最短路径,对每条边进行两次松弛的时候得到的是至多经过1个点的最短路径,如果没有负权回路,那么任意两点间的最短路径至多经过n-2个点,因此经过n-1次操作后应当可以得到最短路径。如果由负权回路,那么第n次松弛操作仍然会成功,Bellman-Ford算法就是利用这个性质判定负环。
bool bellmanford()
{
for(int i=0;i<n;i++){
dist[i]=inf;
}
dist[s]=0;
for(int i=0;i<n-1;i++){
for(int j=0;j<n;j++){
if(dist[j]==inf){
continue;
}
for(int k=head[j];k!=-1;k=edges[k].next){
if(edges[k].w!=inf&&dist[edges[k].to]>dist[j]+edges[k].w){
dist[edges[k].to]=dist[j]+edges[k].w;
}
}
}
}
for(int i=0;i<n;i++){
if(dist[j]==inf){
continue;
}
for(int k=head[j];k!=-1;k=edges[k].next){
if(edges[k].w!=inf&&dist[edges[k].to]>dist[j]+edges[k].w){
return false;
}
}
}
return true;
}