主頁 > .NET開發 > Dijkstras演算法在有向圖中的最短路徑,找到到達目標頂點的最后一個節點

Dijkstras演算法在有向圖中的最短路徑,找到到達目標頂點的最后一個節點

2022-10-27 04:57:27 .NET開發

下面的代碼取自https://algorithms.tutorialhorizo??n.com/dijkstras-shortest-path-algorithm-spt-adjacency-list-and-min-heap-java-implementation/

它找到從給定源頂點到每個頂點的最短距離,但目前還沒有提供跟蹤所采用路徑的方法。有一個簡單的解決方法嗎?如果不是,我應該如何處理?


import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.LinkedList;
import java.util.StringTokenizer;

public class DijkstraMinHeap {
    static class Edge {
        int source;
        int destination;
        int weight;

        public Edge(int source, int destination, int weight) {
            this.source = source;
            this.destination = destination;
            this.weight = weight;
        }
    }

    static class HeapNode{
        int vertex;
        int distance;
    }
    static class Graph {
        int vertices;
        LinkedList<Edge>[] adjacencylist;

        Graph(int vertices) {
            this.vertices = vertices;
            adjacencylist = new LinkedList[vertices];
            for (int i = 0; i <vertices ; i  ) {
                adjacencylist[i] = new LinkedList<>();
            }
        }

        public void addEdge(int source, int destination, int weight) {
            Edge edge = new Edge(source, destination, weight);
            adjacencylist[source].addFirst(edge);

            /**edge = new Edge(destination, source, weight);
            adjacencylist[destination].addFirst(edge); //for undirected graph*/
        }

        public void dijkstra_GetMinDistances(int sourceVertex){
            int INFINITY = Integer.MAX_VALUE;
            boolean[] SPT = new boolean[vertices];

// //create heapNode for all the vertices
            HeapNode [] heapNodes = new HeapNode[vertices];
            for (int i = 0; i <vertices ; i  ) {
                heapNodes[i] = new HeapNode();
                heapNodes[i].vertex = i;
                heapNodes[i].distance = INFINITY;
            }

            //decrease the distance for the first index
            heapNodes[sourceVertex].distance = 0;

            //add all the vertices to the DijkstraMinHeap.MinHeap
            MinHeap minHeap = new MinHeap(vertices);
            for (int i = 0; i <vertices ; i  ) {
                minHeap.insert(heapNodes[i]);
            }
            //while minHeap is not empty
            while(!minHeap.isEmpty()){
                //extract the min
                HeapNode extractedNode = minHeap.extractMin();

                //extracted vertex
                int extractedVertex = extractedNode.vertex;
                SPT[extractedVertex] = true;

                //iterate through all the adjacent vertices
                LinkedList<Edge> list = adjacencylist[extractedVertex];
                for (int i = 0; i <list.size() ; i  ) {
                    Edge edge = list.get(i);
                    int destination = edge.destination;
                    //only if destination vertex is not present in SPT
                    if(SPT[destination]==false ) {
                        ///check if distance needs an update or not
                        //means check total weight from source to vertex_V is less than
                        //the current distance value, if yes then update the distance
                        int newKey = heapNodes[extractedVertex].distance   edge.weight ;
                        int currentKey = heapNodes[destination].distance;
                        if(currentKey>newKey){
                            decreaseKey(minHeap, newKey, destination);
                            heapNodes[destination].distance = newKey;
                        }
                    }
                }
            }
            //print SPT
            printDijkstra(heapNodes, sourceVertex);
        }

        public void decreaseKey(MinHeap minHeap, int newKey, int vertex){

            //get the index which distance's needs a decrease;
            int index = minHeap.indexes[vertex];

            //get the node and update its value
            HeapNode node = minHeap.mH[index];
            node.distance = newKey;
            minHeap.bubbleUp(index);
        }

        public void printDijkstra(HeapNode[] resultSet, int sourceVertex){
            System.out.println("Dijkstra's Algorithm: (using Adjacency List and Min Heap)");
            for (int i = 0; i <vertices ; i  ) {
                String x = String.valueOf(resultSet[i].distance);
                if(resultSet[i].distance == Integer.MAX_VALUE){
                    x = "unreachable";
                }
                System.out.println("Node: "   i   " | predecessor "   resultSet[i].vertex 
                        " | distance: "   x);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {


        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("./vg1.txt"));
        printResult(br);

    }

    public static void printResult(BufferedReader br) throws IOException {
        StringTokenizer st = new StringTokenizer((br.readLine()));
        int vertices = Integer.parseInt(st.nextToken());
        Graph graph = new Graph(vertices);


        int K = Integer.parseInt((st.nextToken()));
        for (int i = 0; i < K; i  ) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            int from = Integer.parseInt(st.nextToken());
            int to = Integer.parseInt(st.nextToken());
            int weight = Integer.parseInt(st.nextToken());
            graph.addEdge(from, to, weight);
        }
        int source_vertex = 1;
        graph.dijkstra_GetMinDistances(source_vertex);
    }


    static class MinHeap {
        int capacity;
        int currentSize;
        HeapNode[] mH;
        int[] indexes; //will be used to decrease the distance


        public MinHeap(int capacity) {
            this.capacity = capacity;
            mH = new HeapNode[capacity   1];
            indexes = new int[capacity];
            mH[0] = new HeapNode();
            mH[0].distance = Integer.MIN_VALUE;
            mH[0].vertex = -1;
            currentSize = 0;
        }

        public void display() {
            for (int i = 0; i <= currentSize; i  ) {
                System.out.println(" "   mH[i].vertex   " distance "   mH[i].distance);
            }
            System.out.println("________________________");
        }

        public void insert(HeapNode x) {
            currentSize  ;
            int idx = currentSize;
            mH[idx] = x;
            indexes[x.vertex] = idx;
            bubbleUp(idx);
        }

        public void bubbleUp(int pos) {
            int parentIdx = pos / 2;
            int currentIdx = pos;
            while (currentIdx > 0 && mH[parentIdx].distance > mH[currentIdx].distance) {
                HeapNode currentNode = mH[currentIdx];
                HeapNode parentNode = mH[parentIdx];

                //swap the positions
                indexes[currentNode.vertex] = parentIdx;
                indexes[parentNode.vertex] = currentIdx;
                swap(currentIdx, parentIdx);
                currentIdx = parentIdx;
                parentIdx = parentIdx / 2;
            }
        }

        public HeapNode extractMin() {
            HeapNode min = mH[1];
            HeapNode lastNode = mH[currentSize];
    // update the indexes[] and move the last node to the top
            indexes[lastNode.vertex] = 1;
            mH[1] = lastNode;
            mH[currentSize] = null;
            sinkDown(1);
            currentSize--;
            return min;
        }

        public void sinkDown(int k) {
            int smallest = k;
            int leftChildIdx = 2 * k;
            int rightChildIdx = 2 * k   1;
            if (leftChildIdx < heapSize() && mH[smallest].distance > mH[leftChildIdx].distance) {
                smallest = leftChildIdx;
            }
            if (rightChildIdx < heapSize() && mH[smallest].distance > mH[rightChildIdx].distance) {
                smallest = rightChildIdx;
            }
            if (smallest != k) {

                HeapNode smallestNode = mH[smallest];
                HeapNode kNode = mH[k];

                //swap the positions
                indexes[smallestNode.vertex] = k;
                indexes[kNode.vertex] = smallest;
                swap(k, smallest);
                sinkDown(smallest);
            }
        }

        public void swap(int a, int b) {
            HeapNode temp = mH[a];
            mH[a] = mH[b];
            mH[b] = temp;
        }

        public boolean isEmpty() {
            return currentSize == 0;
        }

        public int heapSize() {
            return currentSize;
        }
    }
}

uj5u.com熱心網友回復:

嘗試添加 Edge[] edgeTo 陣列,該陣列將跟蹤您用于到達特定頂點的邊。

例如

edgeTo[0] = null
edgeTo[1] = Edge( 0 -> 1 )
edgeto[2] = Edge( 1 -> 2 )

There is the path 0 -> 1 -> 2 and you can find it by traversing backwards.

您可以通過更改以下行來創建這樣的陣列結構:

public void dijkstra_GetMinDistances(int sourceVertex){
   int INFINITY = Integer.MAX_VALUE;
   boolean[] SPT = new boolean[vertices];
   Edge[] edgeTo = new Edge[vertices];
   ...      

并且您將在 if 陳述句中更新此edgeTo陣列,您可以在其中找到較短的距離:

if(currentKey>newKey){
   edgeTo[destination] = edge;
   decreaseKey(minHeap, newKey, destination);
   heapNodes[destination].distance = newKey;
}

最后,將最短部分回傳source_vertex到 any_other_的方法vertex是:

public List<Edge> pathTo(int vertex) {
    List<Edge> path = new LinkedList<>();
    for (Edge e = edgeTo[vertex]; e != null; e = edgeTo[e.source]) {
        path.addFirst(e);
    }
    return path;
}

所有學分都用于好書和在線課程https://algs4.cs.princeton.edu/home/

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/net/520456.html

標籤:爪哇算法数据结构迪杰斯特拉堆

上一篇:JeanMeeus書中的演算法

下一篇:如何實作可變數量的for回圈?

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • WebAPI簡介

    Web體系結構: 有三個核心:資源(resource),URL(統一資源識別符號)和表示 他們的關系是這樣的:一個資源由一個URL進行標識,HTTP客戶端使用URL定位資源,表示是從資源回傳資料,媒體型別是資源回傳的資料格式。 接下來我們說下HTTP. HTTP協議的系統是一種無狀態的方式,使用請求/ ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:07:47 more
  • asp.net core 3.1 入口:Program.cs中的Main函式

    本文分析Program.cs 中Main()函式中代碼的運行順序分析asp.net core程式的啟動,重點不是剖析原始碼,而是理清程式開始時執行的順序。到呼叫了哪些實體,哪些法方。asp.net core 3.1 的程式入口在專案Program.cs檔案里,如下。ususing System; us ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:07:49 more
  • asp.net網站作為websocket服務端的應用該如何寫

    最近被websocket的一個問題困擾了很久,有一個需求是在web網站中搭建websocket服務。客戶端通過網頁與服務器建立連接,然后服務器根據ip給客戶端網頁發送資訊。 其實,這個需求并不難,只是剛開始對websocket的內容不太了解。上網搜索了一下,有通過asp.net core 實作的、有 ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:08:02 more
  • ASP.NET 開源匯入匯出庫Magicodes.IE Docker中使用

    Magicodes.IE在Docker中使用 更新歷史 2019.02.13 【Nuget】版本更新到2.0.2 【匯入】修復單列匯入的Bug,單元測驗“OneColumnImporter_Test”。問題見(https://github.com/dotnetcore/Magicodes.IE/is ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:08:05 more
  • 在webform中使用ajax

    如果你用過Asp.net webform, 說明你也算是.NET 開發的老兵了。WEBform應該是2011 2013左右,當時還用visual studio 2005、 visual studio 2008。后來基本都用的是MVC。 如果是新開發的專案,估計沒人會用webform技術。但是有些舊版 ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:08:50 more
  • iis添加asp.net網站,訪問提示:由于擴展配置問題而無法提供您請求的

    今天在iis服務器配置asp.net網站,遇到一個問題,記錄一下: 問題:由于擴展配置問題而無法提供您請求的頁面。如果該頁面是腳本,請添加處理程式。如果應下載檔案,請添加 MIME 映射。 WindowServer2012服務器,添加角色安裝完.netframework和iis之后,運行aspx頁面 ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:10:00 more
  • WebAPI-處理架構

    帶著問題去思考,大家好! 問題1:HTTP請求和回傳相應的HTTP回應資訊之間發生了什么? 1:首先是最底層,托管層,位于WebAPI和底層HTTP堆疊之間 2:其次是 訊息處理程式管道層,這里比如日志和快取。OWIN的參考是將訊息處理程式管道的一些功能下移到堆疊下端的OWIN中間件了。 3:控制器處理 ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:11:13 more
  • 微信門戶開發框架-使用指導說明書

    微信門戶應用管理系統,采用基于 MVC + Bootstrap + Ajax + Enterprise Library的技術路線,界面層采用Boostrap + Metronic組合的前端框架,資料訪問層支持Oracle、SQLServer、MySQL、PostgreSQL等資料庫。框架以MVC5,... ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:15:18 more
  • WebAPI-HTTP編程模型

    帶著問題去思考,大家好!它是什么?它包含什么?它能干什么? 訊息 HTTP編程模型的核心就是訊息抽象,表示為:HttPRequestMessage,HttpResponseMessage.用于客戶端和服務端之間交換請求和回應訊息。 HttpMethod類包含了一組靜態屬性: private stat ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:15:23 more
  • 部署WebApi隨筆

    一、跨域 NuGet參考Microsoft.AspNet.WebApi.Cors WebApiConfig.cs中配置: // Web API 配置和服務 config.EnableCors(new EnableCorsAttribute("*", "*", "*")); 二、清除默認回傳XML格式 ......

    uj5u.com 2020-09-09 22:15:48 more
最新发布
  • C#多執行緒學習(二) 如何操縱一個執行緒

    <a href="https://www.cnblogs.com/x-zhi/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/2943582/20220801082530.png" alt="" /></...

    uj5u.com 2023-04-19 09:17:20 more
  • C#多執行緒學習(二) 如何操縱一個執行緒

    C#多執行緒學習(二) 如何操縱一個執行緒 執行緒學習第一篇:C#多執行緒學習(一) 多執行緒的相關概念 下面我們就動手來創建一個執行緒,使用Thread類創建執行緒時,只需提供執行緒入口即可。(執行緒入口使程式知道該讓這個執行緒干什么事) 在C#中,執行緒入口是通過ThreadStart代理(delegate)來提供的 ......

    uj5u.com 2023-04-19 09:16:49 more
  • 記一次 .NET某醫療器械清洗系統 卡死分析

    <a href="https://www.cnblogs.com/huangxincheng/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/214741/20200614104537.png" alt="" /&g...

    uj5u.com 2023-04-18 08:39:04 more
  • 記一次 .NET某醫療器械清洗系統 卡死分析

    一:背景 1. 講故事 前段時間協助訓練營里的一位朋友分析了一個程式卡死的問題,回過頭來看這個案例比較經典,這篇稍微整理一下供后來者少踩坑吧。 二:WinDbg 分析 1. 為什么會卡死 因為是表單程式,理所當然就是看主執行緒此時正在做什么? 可以用 ~0s ; k 看一下便知。 0:000> k # ......

    uj5u.com 2023-04-18 08:33:10 more
  • SignalR, No Connection with that ID,IIS

    <a href="https://www.cnblogs.com/smartstar/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/u36196.jpg" alt="" /></a>...

    uj5u.com 2023-03-30 17:21:52 more
  • 一次對pool的誤用導致的.net頻繁gc的診斷分析

    <a href="https://www.cnblogs.com/dotnet-diagnostic/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/3115652/20230225090434.png" alt=""...

    uj5u.com 2023-03-28 10:15:33 more
  • 一次對pool的誤用導致的.net頻繁gc的診斷分析

    <a href="https://www.cnblogs.com/dotnet-diagnostic/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/3115652/20230225090434.png" alt=""...

    uj5u.com 2023-03-28 10:13:31 more
  • C#遍歷指定檔案夾中所有檔案的3種方法

    <a href="https://www.cnblogs.com/xbhp/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/957602/20230310105611.png" alt="" /></a&...

    uj5u.com 2023-03-27 14:46:55 more
  • C#/VB.NET:如何將PDF轉為PDF/A

    <a href="https://www.cnblogs.com/Carina-baby/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/2859233/20220427162558.png" alt="" />...

    uj5u.com 2023-03-27 14:46:35 more
  • 武裝你的WEBAPI-OData聚合查詢

    <a href="https://www.cnblogs.com/podolski/" target="_blank"><img width="48" height="48" class="pfs" src="https://pic.cnblogs.com/face/616093/20140323000327.png" alt="" /><...

    uj5u.com 2023-03-27 14:46:16 more