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求無向圖頂點之間的所有最短路徑

思路一:

DFS,遇到終點之後進行記錄
輔助儲存:

std::vector<int> tempPath;
std::vector<std::vector<int>> totalPath;

實現:

//查詢無向圖的所有最短路徑,直接dfs就可以解決了
//記錄儲存這裡用 vector<vector<int>> 插入失敗,重新搞一下 OK
// 時間複雜度 O(N + E)
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <set> #define MAX 10 #define INF 999999 int graph[MAX + 1][MAX + 1]; int N, M; //node, edge int nodeBook[MAX + 1]; int minPath = INF; std::vector<int> pathNodeVec; std::vector<std::vector<int>> allShortVec; int startNode, endNode; void dfs(int i, int
step) { if (i == endNode) { //遇到終點,進行路徑判定 if (step < minPath) { std::cout << "step < minpath.., size = " << allShortVec.size() << std::endl; minPath = step; pathNodeVec.push_back(i); for (auto &elem : pathNodeVec) std
::cout << elem << "\t"; std::cout << std::endl; std::vector<int> tempVec = pathNodeVec; allShortVec.clear(); //清空 allShortVec.push_back(tempVec); //儲存 pathNodeVec.pop_back(); } else if (step == minPath) { std::cout << "step == minpath.., size = " << allShortVec.size() << std::endl; pathNodeVec.push_back(i); for (auto &elem : pathNodeVec) std::cout << elem << "\t"; std::cout << std::endl; std::vector<int> tempVec = pathNodeVec; allShortVec.push_back(tempVec); //儲存當前路徑 pathNodeVec.pop_back(); } else { ;} return; } nodeBook[i] = 1; pathNodeVec.push_back(i); for (int x = 1; x <= N; x++) { //嘗試所有可能性 if (x == i) continue; if (nodeBook[x] == 1) continue; if (graph[i][x] == INF) continue; dfs(x, step + 1); } nodeBook[i] = 0; pathNodeVec.pop_back(); return ; } int main(void) { std::cin >> N >> M; for (int x = 1; x <= N; x++) nodeBook[x] = 0; //表示還沒有訪問 for (int x = 1; x <= N; ++x) for (int y = 1; y <= N; ++y) { if (x == y) graph[x][y] = 0; else graph[x][y] = INF; } for (int i = 1; i <= M; ++i) { int tempX, tempY, tempWeight; std::cin >> tempX >> tempY >> tempWeight; graph[tempX][tempY] = tempWeight; } std::cout << "please input start node & end node :" << std::endl; std::cin >> startNode >> endNode; pathNodeVec.clear(); allShortVec.clear(); dfs(startNode, 0); std::cout << "all shortest path: \t"; std::cout << "size = " << allShortVec.size() << std::endl; for (std::vector<std::vector<int>>::const_iterator it = allShortVec.begin(); it != allShortVec.end(); it++) { for (std::vector<int>::const_iterator it2 = (*it).begin(); it2 != (*it).end(); it2++) std::cout << (*it2) << "\t"; std::cout << std::endl; } getchar(); return 0; }

時間分析:

O(V + E)

缺點:
可能會爆棧,我這裡算86W點+414W邊直接爆,小的沒問題。

思路二:

BFS,點陣圖/vector/.. 記錄好每一步的路徑即可

時間

O(V + E)

額外開銷:
儲存每一步的路徑,如何維護好,儘量避免迴圈查詢。

思路三:

1. 先求出起始點start到其餘所有點的最短路徑;  Dijkstra
2. 然後以終點end為開始,反向進行dfs/bfs搜尋;   
每回退 i 層,判斷值(path-i)與起點到當前點最短路徑長度 temp 的比較; 
二者相等,則繼續(利用子問題的正確性); 若 (path-i) < temp ,則這個點不在最短路徑上,放棄。

如圖所示:
ans3

先求出start到其餘所有點的最短路徑;

然後從 end 點開始往回搜尋;

end上面一個點,(path - 1 = 3)等於起始點到它的最短路徑長 3,判斷,是最短路徑上的點,繼續;

再往上搜索:
左邊那個點3,因為此時(path - 2)= 2,而那個點的 temp=3,即 (path - i) < temp ,因此那個點一定不在 start 到 end 的最短路徑上。
而上面那個點2,此時 (path - 2)= 2 , 而那個點 temp = 2, 即 (path - i) == temp , 因此它必然在 start 到 end 的最短路徑上。繼續搜尋下去 。

重複這樣的過程直到搜尋完畢,最終得到兩條最短路徑。