總結一下最短路徑的迪傑斯特拉演算法(Dijkstra)的基本內容以及用鄰接表優化
前面轉了兩篇部落格說了一下這個迪傑斯特拉演算法,現在自己嘗試總結一下。
先上一個百度百科的定義:迪傑斯特拉演算法
--------------------------------------------------------------------------------------------------------分割線----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
首先,迪傑斯特拉演算法是用來解決單源最短路經問題的,主要是通過邊的鬆弛來實現。
我們來看這個問題:
這個問題求得是從1號頂點到達所有其他頂點的最短距離,我們用鄰接矩陣來儲存這個圖,如下:
我們用一個dis陣列來儲存從一號頂點到其他各個頂點的初始路徑,如圖
先找一個離一號頂點最近的頂點,通過dis我們知道最近的頂點是2號頂點,從第2個頂點有兩條邊是2-->3和2-->4。先通過2-->3這個邊看能否是從1到3的路程變短,也就是比較dis[3]與dis[2]+map[2][3]的大小,很明顯dis[3]=12,而dis[2]+map[2][3]=10,所以我們把dis[3]的值更新為10,這個過程就是我們所說的“鬆弛”,同樣對於2-->4,dis[4]的初始值為無窮大,而dis[2]+dis[2][4]=4,所以我們把dis[4]的值鬆弛為4,經過這一個鬆弛後,dis變成了:
把已經找過的點進行標記,然後在剩下的3,4,5,6頂點鐘找出離1號頂點最近的頂點,很明顯最近的是4,然後根據上面的思路繼續進行鬆弛,一直鬆弛到邊完,這時dis變為
整個過程用完整的程式碼來表示如下:
給出一組樣例進行測試:#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; //讀入邊 for(int i=1; i<=m; i++) { scanf("%d%d%d",&t1,&t2,&t3); map[t1][t2]=t3; } //初始化dis陣列,表示1號頂點到其餘各個頂點的最短路程 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;//標記起始點1已經被訪問過 //迪傑斯特拉演算法(Dijkstra)的核心內容 for(int i=1; i<=n-1; i++) //因為鬆弛的是邊數,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; }
輸入:
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
輸出:
0 1 8 4 13 17
利用鄰接表,我們可以把時間複雜度優化到O(M+N)logN,以下是用鄰接表來優化這個演算法的程式碼:
#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;
//讀入邊
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陣列,表示1號頂點到其餘各個頂點的最短路程
}
//初始化vis
for(int i=1; i<=n; i++)
vis[i]=0;
vis[1]=1;//標記起始點1已經被訪問過
dist[1]=0;
//迪傑斯特拉演算法(Dijkstra)的核心內容
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;
}