单源最短路径问题,即在图中求出给定顶点到其它任一顶点的最短路径。在弄清楚如何求算单源最短路径问题之前,必须弄清楚最短路径的最优子结构性质。
一、最短路径的最优子结构性质
该性质描述为:如果p(i,j)={vi....vk..vs...vj}是从顶点i到j的最短路径,k和s是这条路径上的中间顶点,那么p(k,s)必定是从k到s的最短路径。下面证明该性质的正确性。
假设p(i,j)={vi....vk..vs...vj}是从顶点i到j的最短路径,则有p(i,j)=p(i,k)+p(k,s)+p(s,j)。而p(k,s)不是从k到s的最短距离,那么必定存在另一条从k到s的最短路径p'(k,s),那么p'(i,j)=p(i,k)+p'(k,s)+p(s,j)<p(i,j)。则与p(i,j)是从i到j的最短路径相矛盾。因此该性质得证。
二、dijkstra算法
dijkstra提出按各顶点与源点v间的路径长度的递增次序,生成到各顶点的最短路径的算法。既先求出长度最短的一条最短路径,再参照它求出长度次短的一条最短路径,依次类推,直到从源点v 到其它各顶点的最短路径全部求出为止。
对于下图:
运行结果:
从0出发到0的最短路径为:0-->0
从0出发到1的最短路径为:0-->1
从0出发到2的最短路径为:0-->3-->2
从0出发到3的最短路径为:0-->3
从0出发到4的最短路径为:0-->3-->2-->4
=====================================
从0出 发到0的最短距离为:0
从0出 发到1的最短距离为:10
从0出 发到2的最短距离为:50
从0出 发到3的最短距离为:30
从0出 发到4的最短距离为:60
=====================================
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 |
public class dijkstra { static int m= 10000 ; //(此路不通) public static void main(string[] args) { // todo auto-generated method stub int [][] weight1 = { //邻接矩阵 { 0 , 3 , 2000 , 7 ,m}, { 3 , 0 , 4 , 2 ,m}, {m, 4 , 0 , 5 , 4 }, { 7 , 2 , 5 , 0 , 6 }, {m,m, 4 , 6 , 0 } };
int [][] weight2 = { { 0 , 10 ,m, 30 , 100 }, {m, 0 , 50 ,m,m}, {m,m, 0 ,m, 10 }, {m,m, 20 , 0 , 60 }, {m,m,m,m, 0 } }; int start= 0 ; int [] shortpath = dijsktra(weight2,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 [] dijsktra( 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]; //存放从start到其他各点的最短路径 string[] path= new string[n]; //存放从start到其他各点的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,第一个顶点求出 shortpath[start] = 0 ; visited[start] = 1 ;
for ( int count = 1 ;count <= n - 1 ;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; }
} system.out.println( "k=" +k);
//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++) { // system.out.println("k="+k); 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; } } |
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。
原文链接:https://blog.csdn.net/gloria0610/article/details/23742799
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