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深入理解 Dijkstra 算法实现原理
阅读量:3903 次
发布时间:2019-05-23

本文共 2946 字,大约阅读时间需要 9 分钟。

大概就是这样一个有权图,Dijkstra算法可以计算任意节点其他节点的最短路径

 

算法思路

  1. 指定一个节点,例如我们要计算 'A' 到其他节点的最短路径
  2. 引入两个集合(S、U),S集合包含已求出的最短路径的点(以及相应的最短长度),U集合包含未求出最短路径的点(以及A到该点的路径,注意 如上图所示,A->C由于没有直接相连 初始时为∞
  3. 初始化两个集合,S集合初始时 只有当前要计算的节点,A->A = 0
    U集合初始时为 A->B = 4, A->C = ∞, A->D = 2, A->E = ∞敲黑板!!!接下来要进行核心两步骤了
  4. 从U集合中找出路径最短的点,加入S集合,例如 A->D = 2
  5. 更新U集合路径,if ( 'D 到 B,C,E 的距离' + 'AD 距离' < 'A 到 B,C,E 的距离' ) 则更新U
  6. 循环执行 4、5 两步骤,直至遍历结束,得到A 到其他节点的最短路径

算法图解

 

 

1.选定A节点并初始化,如上述步骤3所示

2.执行上述 4、5两步骤,找出U集合中路径最短的节点D 加入S集合,并根据条件 if ( 'D 到 B,C,E 的距离' + 'AD 距离' < 'A 到 B,C,E 的距离' ) 来更新U集合

 

3.这时候 A->B, A->C 都为3,没关系。其实这时候他俩都是最短距离,如果从算法逻辑来讲的话,会先取到B点。而这个时候 if 条件变成了 if ( 'B 到 C,E 的距离' + 'AB 距离' < 'A 到 C,E 的距离' )如图所示这时候A->B距离 其实为 A->D->B

 

  1. 思路就是这样,往后就是大同小异了

  1. 算法结束

代码实现

 

public class Dijkstra {    public static final int M = 10000; // 代表正无穷        public static void main(String[] args) {        // 二维数组每一行分别是 A、B、C、D、E 各点到其余点的距离,         // A -> A 距离为0, 常量M 为正无穷        int[][] weight1 = {                {0,4,M,2,M},                 {4,0,4,1,M},                 {M,4,0,1,3},                 {2,1,1,0,7},                   {M,M,3,7,0}             };        int start = 0;                int[] shortPath = dijkstra(weight1, start);        for (int i = 0; i < shortPath.length; i++)            System.out.println("从" + start + "出发到" + i + "的最短距离为:" + shortPath[i]);    }    public static int[] dijkstra(int[][] weight, int start) {        // 接受一个有向图的权重矩阵,和一个起点编号start(从0编号,顶点存在数组中)        // 返回一个int[] 数组,表示从start到它的最短路径长度        int n = weight.length; // 顶点个数        int[] shortPath = new int[n]; // 保存start到其他各点的最短路径        String[] path = new String[n]; // 保存start到其他各点最短路径的字符串表示        for (int i = 0; i < n; i++)            path[i] = new String(start + "-->" + i);        int[] visited = new int[n]; // 标记当前该顶点的最短路径是否已经求出,1表示已求出        // 初始化,第一个顶点已经求出        shortPath[start] = 0;        visited[start] = 1;        for (int count = 1; count < n; count++) { // 要加入n-1个顶点            int k = -1; // 选出一个距离初始顶点start最近的未标记顶点            int dmin = Integer.MAX_VALUE;            for (int i = 0; i < n; i++) {                if (visited[i] == 0 && weight[start][i] < dmin) {                    dmin = weight[start][i];                    k = i;                }            }            // 将新选出的顶点标记为已求出最短路径,且到start的最短路径就是dmin            shortPath[k] = dmin;            visited[k] = 1;            // 以k为中间点,修正从start到未访问各点的距离            for (int i = 0; i < n; i++) {                //如果 '起始点到当前点距离' + '当前点到某点距离' < '起始点到某点距离', 则更新                if (visited[i] == 0 && weight[start][k] + weight[k][i] < weight[start][i]) {                    weight[start][i] = weight[start][k] + weight[k][i];                    path[i] = path[k] + "-->" + i;                }            }        }        for (int i = 0; i < n; i++) {                        System.out.println("从" + start + "出发到" + i + "的最短路径为:" + path[i]);        }        System.out.println("=====================================");        return shortPath;    }    }

 

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