1. 定义
单源点的最短路径问题:给定带权有向图G和源点v,求从v到G中其余各个顶点的最短路径。如何去求得这些最短路径,Dijkstra算法提出了一种按路径长度递增的次序产生最短路径的方案。而对于求解图G中每一对顶点之间的最短路径,其解决方案是重复执行Dijkstra算法n次,这样便可以求解且时间复杂度为O(n^3)。本文仅讨论单源点最短路径问题。
2. 应用
我这个人比较实用主义,一个东西我最先好奇的是它能完成什么工作,其次是再去了解它的原理。Dijkstra算法是求所有最短路径类问题的基本算法。地图导航、12306、还有身边的各种通讯网管布局、包括你们此刻在阅读这篇文章时候个人主机网络节点的选取,都用到了Dijkstra算法。
3.原理
(1)利用n*n阶带权的邻接矩阵arcs来表示带权有向图,arcs[i][j]表示弧<vi, vj>上的权值。若<vi,vj>不存在,则用INFINITE表示。再设S为已找到从v0出发的最短路径的终点的集合,它的初始值是{v0}。引入数组D[],其中的每一个值D[i]分别是v0到vi的最短路径长度。
(2)第一步首先列出所有能从v0直达的顶点,从中选出Min对应的顶点,添加进S集合当中,同时可得对应的D[i]。
(3)接着逐步连通v0与其他顶点,但注意一点,如果有中间节点,则中间节点必须从S集合当中选取。(因为按照S集合特性,每一条最短路径不是弧<v0, vi>本身,就是中间经过S中的顶点vj而到达的vi,这点利用反证法易得)即
D[i]=Min{D[k]|vk属于S};
S = S U {i};
(4)if D[j] + arcs[j][i] < D[i] then D[i] = D[j] + arcs[j][i];
(5)重复第3、4步骤共n-1个顶点即n-1次,结束,D[]即为所求。
4.实战
昨日好友发来一道题,恰好我第一想到的解决方法是用Dijkstra。但想归想,做又是一码事!惭愧的是许久未用早已忘记,而且又虎虎点开了文献二的博客看到了别人家的源码,于是长叹一声默默地放下了手中的辣条。
先给题目--
于是在借鉴文献二的基础下,给出了下面的源码。
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15/3/26修正:把源码贴出来后果然有好处,这不就被好友们纠错了:)。下面这个解法没有考虑到最短路径存在多条问题,因此就是WA。但也算是一种思路,参考领会我的意思即可,等过阵子有时间了再想想,先这样。
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#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stack>
using namespace std;
#define MAXLENGTH 100
#define INFINITE 8888
#define NUMBER 10
int matrix[MAXLENGTH][MAXLENGTH];
int shortestlen[MAXLENGTH];
int shortestpath[MAXLENGTH];
int isin[MAXLENGTH];
int ishared[MAXLENGTH];
void Init(int n)
{
int i, j;
for (i = 1; i <= n; i++)
for (j = 1; j <= n; j++)
{
if(i == j)
matrix[i][j] = 0;
else
matrix[i][j] = INFINITE;
}
for (i = 1; i <= n; i++)
{
shortestlen[i] = INFINITE;
shortestpath[i] = 0;
isin[i] = 0;
ishared[i] = 0;
}
}
int main()
{
int i, X, Y;
int temp, temp_i, temp_min;
int count = 0;
unsigned int people_count = 0;
Init(NUMBER);
while(1)
{
scanf("%d, %d", &X, &Y);
if ( 0 == X || 0 == Y)
break;
if (X < Y)
matrix[X][Y] = 1;
if (X > Y) //保证了单向性
matrix[Y][X] = 1;
}
isin[1] = 1;
shortestpath[1] = 1;
shortestlen[1] = 0;
for (i = 2; i <= NUMBER; i++)
{
shortestlen[i] = matrix[1][i];
if (shortestlen[i] != INFINITE)
shortestpath[i] = 1;
}
temp_i = 1;
while (count < NUMBER - 1)
{
temp_min = INFINITE;
for (i = 1; i <= NUMBER; i++)
{
if ((isin[i] == 0) && (shortestlen[i] < temp_min))
{
temp_min = shortestlen[i];
temp_i = i;
}
}
isin[temp_i] = 1;
for (i = 1; i <= NUMBER; i++)
{
if ((isin[i] == 0) && (temp_min + matrix[temp_i][i] < shortestlen[i]))
{
shortestlen[i] = temp_min + matrix[temp_i][i];
shortestpath[i] = temp_i;
}
}
count++;
}
stack<int> S;
for (i = 2; i <= NUMBER; i++)
{
temp = i;
if (0 == shortestpath[temp])
{
printf("no path\n");
continue;
}
while (shortestpath[temp] != 1)
{
S.push(shortestpath[temp]);
temp = shortestpath[temp];
}
printf("1-->");
while (!S.empty())
{
printf("%d-->", S.top());
if (!ishared[S.top()])
ishared[S.top()] = 1;
S.pop();
}
printf("%d min length is %d\n", i, shortestlen[i]);
}
for (i = 1; i <= NUMBER; i++)
if (ishared[i])
people_count ++;
printf("======\n%d\n", people_count);
return 0;
}
运行结果是
5.reference
[1]《数据结构》.严蔚敏
[2]http://blog.csdn.net/cyg0810/article/details/8192579