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圖結構練習——最短路徑 (Dijkstra演算法版)

2021-02-21 21:56:16 其他

Dijkstra演算法

定義:迪克斯特拉演算法,是從一個頂點到其余各頂點的最短路徑演算法,解決的是有權圖中最短路徑問題,迪杰斯特拉演算法主要特點是從起始點開始,采用貪心演算法的策略,每次遍歷到始點距離最近且未訪問過的頂點的鄰接節點,直到擴展到終點為止,
Dijkstra(迪杰斯特拉)演算法是典型的單源最短路徑演算法
同時這個有權圖中不能出現負邊,

這里解決單源最短路徑問題需要先了解Dijkstra演算法,所以這里先把個人對于這個演算法的理解附上,再解決最短路問題,

在這里插入圖片描述
以這個圖為例,從1號走到7號的最短路徑明顯是從1到4再到7,這條路徑的權值最小,從代碼角度就要利用Dijkstra演算法來解釋,
在這里插入圖片描述
因為是從1號開始走,所以把所有與1號直接相連點,都記錄下來,從1無法直接走到的點,其權值都暫時標記為無窮大,這時發現能走的點當中,權值最小的路徑是走到2號,這個時候就走到2號,并把2號標記為走過,
在這里插入圖片描述
這個時候,再檢索,與1號和2號直接相連的所有點,不是直接相連的的權值暫時都記為無窮,這是5號、3號、4號都是直接相連的,走到這些點的對應權值總和是4、2、3,這里說一下5這個點,到5號權值之所以是4,是因為把2號當成中轉站了,也就是1->2->5這么走的, 這里又開始選權值最小的路徑,那當然是選1->3這條路,走到3號并把3號標記為走過,
在這里插入圖片描述
把2號和3號當成中轉站,開始檢索與1、2、3號直接相連的點,并選出權值最小的路徑、并重繪到每個點的權值,(無法直接到點,到那個點的路徑權值暫時標記為無窮,意味著暫時走不到) 到5、6、3號的路徑權值分別為4、8、3,所以到4號,
在這里插入圖片描述
來到4號,再重復上述操作,到5、6、7的路徑權值分別為4、8、7,所以選7號,走過去,
在這里插入圖片描述
此時,已經到了目標點7號,但是,所有的點還沒走完,所以接著走,
到了這里相信大家都知道該怎么做了,就是照著葫蘆畫瓢,把走過的路徑當成中轉站,檢索所有可以直接走過去的點、計算出到那個點的權值、選出路徑權值最小的一條,去走,最后又開始,調整到每個點的路徑權值(因為走了一個點,就又多了一個中轉站)
在這里插入圖片描述
最后,圖會呈現這樣的狀態,而到每個點的路徑權值都計算出來了,也記錄了到每個點的路徑最小權值,
總結一下就是,先檢索每個能直接相連的點 (與中轉站相連也算直接相連) ,并選出路徑權值最小的那個點,走過去,標記那個點走過了,接著把那個點當成中轉站,調整一下到每個點的路徑權值,無法直接走到的點的路徑權值就記為無窮大(意思就是暫時還走不到那個點),如此反復,直到所有點都走過了為止,
因為每次選的都是路徑權值最小的,所以到目標點的路徑權值一定是最小的,
這里把走過的點當成中轉站,是一種理解,也可以把走過的點看成一個整體,當成一個大的點,也可以當成把那個點吞了之類的,怎么好想怎么來吧,

圖結構練習——最短路徑

Description
給定一個帶權無向圖,求節點1到節點n的最短路徑,
Input
輸入包含多組資料,格式如下,
第一行包括兩個整數n m,代表節點個數和邊的個數,(n<=100)
剩下m行每行3個正整數a b c,代表節點a和節點b之間有一條邊,權值為c,
Output
每組輸出占一行,僅輸出從1到n的最短路徑權值,(保證最短路徑存在)
Sample
Input

3 2
1 2 1
1 3 1
1 0
Output
1
0

#include<bits/stdc++.h>
#include<string.h>
using namespace std;
#define inf 0x3f3f3f3f
int mp[111][111]; //圖 
bool vis[111]; //標記是否走過 
int point[111]; //用來到某個點需要的權值 
void dijkstra(int n)
{
	int i,j,k,min,u;
	for(i=1;i<=n;i++) //因為是從1開始 
	{
		point[i]=mp[1][i];//先把與1相連的所有的點的權值,都記錄下來 
	}                       //不相連的那些點記錄進去的是無窮,但不影響后面的判斷,因為是找最小的,所以無窮不影響判斷 
	vis[1]=1; //1點標記為走過了 
	for(i=1;i<n;i++)//進行n-1次查詢 
	{
		min=inf;
		for(j=1;j<=n;j++)
		{
			if(min>point[j]&&!vis[j]) //那個點沒被走過的情況下,開始找最小的權值,并把那個點記錄下來 
			{
				min=point[j];
				u=j;
			}
		}
		vis[u]=1;//找到的那個點,標記走過了 
		for(k=1;k<=n;k++) //開始調整到n個點的權值 
		{
			if(!vis[k]&&mp[u][k]<inf&&point[k]>mp[u][k]+point[u]) //在那個點沒被走的情況下,從當前點能走到那個點的情況(廢話,能走才會走過去) 
			{                                                //把當前記錄的權值,與加入新點后走到那個點所需要的權值進行比較,記錄小的那個 
				point[k]=mp[u][k]+point[u];
			}
		}
	}
	printf("%d\n",point[n]); //最后輸出走到n點需要的總權值 
 } 
 int main()
 {
 	int n,m;
 	while(~scanf("%d%d",&n,&m))
 	{
 		memset(vis,0,sizeof(vis));//初始化 
 		memset(mp,inf,sizeof(mp)); //先把圖中到所有點的步數都記為無窮 
 		memset(point,inf,sizeof(point));
 		for(int i=1;i<=n;i++) //當前點到當前點的步數記為0 
 		{
 			mp[i][i]=0;
		}
		while(m--)//開始讀入圖 
		{
			int x,y,z;
			scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
			if(mp[x][y]>z)//這里是為了防止路徑覆寫 
			{            //比如說同一條路重復了2次但是路徑數不一樣,那肯定是記錄小的那個 
				mp[x][y]=mp[y][x]=z;
			}
		}
		dijkstra(n); //把終點傳過去 
	 }
	 return 0;
 }

這里的代碼也是參考了學校里的學長和csdn的大佬,
如果你有任何建議或者批評和補充,請留言指出,不勝感激,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/qita/261879.html

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