無向圖:
在數據結構中的無向圖通常使用鄰接矩陣表示
無向圖的鄰接矩陣是對稱矩陣,有向圖的鄰接矩陣不是對稱矩陣。
共有5個頂點(nodes),7條邊(vertices)
其鄰接矩陣爲:num_node*num_node,矩陣中的數值表示兩個相連接的節點的邊的權值
節點 | A | B | C | D | E |
A | 0 | 6 | inf | 1 | inf |
B | 6 | 0 | 5 | 2 | 2 |
C | inf | 5 | 0 | inf | 5 |
D | 1 | 2 | inf | 0 | 1 |
E | inf | 2 | 5 | 1 | 0 |
在無向圖中尋找最短路徑通常使用的是Dijkstra算法和Floyd算法。
Dijkstra算法:給定某個特定的起始頂點,找到從起始頂點到圖中所有頂點的距離最小值(最短路徑),其時間複雜度爲O(num_node**2)。
Floyd算法:找到從圖中的所有頂點到達任意頂點的最短路徑,其時間複雜度爲O(num_node**3)。
一、Dijkstra算法
Dijkstra算法:其時間複雜度爲O(n**2),其中n表示圖中的節點個數
Dijkstra算法是基於兩個列表的,分別是visited和unvisited
當前無向圖中具有5個頂點。
假設是要找到從A到達所有節點最短的距離
第一次循環
在distance列表中找到所有unvisited列表中的節點所具有的最小distance值,發現是A距離最小(實際上就是初始節點/start node)
current_node=A
找到A在無向圖中的鄰居節點,發現是B,D。正好B,D都在unvisited列表中
distance[B]=min(distance(B),distance(A)+vertice(A,B))=min(float('inf'),0+6) =6 故更新distance列表中B的值
distance[D]=min(distance(D),distance(A)+vertice(A,D))=min(float('inf'),0+2)=1 故更新distance列表中D的值
將節點A從unvisted列表中刪除,放到visited列表中
此時
visited=[A]
unvisited=[B,C,D,E]
distance[A,B,C,D,E]=[0,6,float(''inf),1,float(''inf)]
第二次循環
在distance列表中找到所有unvisited列表中的節點所具有的最小distance值,此時unvisted中是BCDE,則發現是D距離=1最小
current_node=D
找到D在無向圖中的鄰居節點,發現是A,B,E。A不在unvisited列表中,B,E在unvisited列表中。故不管A,只判斷B,E
distance[B]=min(distance(B),distance(D)+vertice(D,B))=min(6,1+2) =3 故更新distance列表中B的值
distance[E]=min(distance(E),distance(D)+vertice(D,E))=min(float('inf'),1+1) =2 故更新distance列表中E的值
將節點D從unvisted列表中刪除,放到visited列表中
此時
visited=[A,D]
unvisited=[B,C,E]
distance[A,B,C,D,E]=[0,3,float(''inf),1,2]
第三次循環
在distance列表中找到所有unvisited列表中的節點所具有的最小distance值,此時unvisted中是BCE,則發現是E距離=2最小
current_node=E
找到E在無向圖中的鄰居節點,發現是B,C,D。D不在unvisited列表中,B,C在unvisited列表中。故不管D,只判斷B,C
distance[B]=min(distance(B),distance(E)+vertice(E,B))=min(3,2+2) =3 故不更新distance列表中B的值
distance[C]=min(distance(C),distance(E)+vertice(E,C))=min(float(''inf),2+5) =7 故更新distance列表中C的值
將節點E從unvisted列表中刪除,放到visited列表中
此時
visited=[A,D,E]
unvisited=[B,C]
distance[A,B,C,D,E]=[0,3,7,1,2]
第四次循環
在distance列表中找到所有unvisited列表中的節點所具有的最小distance值,此時unvisted中是BC,則發現是B距離=4最小
current_node=B
找到E在無向圖中的鄰居節點,發現是A,C,D。A,D不在unvisited列表中,C在unvisited列表中。故不管A,D,只判斷C
distance[C]=min(distance(C),distance(B)+vertice(B,C))=min(7,4+5) =7 故不更新 distance列表中C的值
將節點B從unvisted列表中刪除,放到visited列表中
此時
visited=[A,D,E,B]
unvisited=[C]
distance[A,B,C,D,E]=[0,3,7,1,2]
第五次循環
在distance列表中找到所有unvisited列表中的節點所具有的最小distance值,此時unvisted中是C,則發現是C距離=7最小
current_node=C
找到E在無向圖中的鄰居節點,發現是B,E。B,E不在unvisited列表中,故不對任何節點的距離進行判斷
將節點C從unvisted列表中刪除,放到visited列表中
此時
visited=[A,D,E,B,C]
unvisited=[]
distance[A,B,C,D,E]=[0,3,7,1,2]
所輸出的distance列表表示的就是:從起始節點A出發,到達無向圖中每個節點的最短路徑長度。
'''
給你n個點,m條無向邊,每條邊都有長度d和花費p,給你起點s終點t,
要求輸出起點到終點的最短距離及其花費,如果最短距離有多條路線,則輸出花費最少的。
輸入描述:
輸入n,m,點的編號是1~n,然後是m行,每行4個數 a,b,d,p,表示a和b之間有一條邊,且其長度爲d,花費爲p。
最後一行是兩個數 s,t;起點s,終點t。n和m爲0時輸入結束。
(1<n<=1000, 0<m<100000, s != t)
輸出描述:
輸出 一行有兩個數, 最短距離及其花費。
輸入
3 2
1 2 5 6
2 3 4 5
1 3
0 0
輸出
9 11
您的代碼已保存
運行超時:您的程序未能在規定時間內運行結束,請檢查是否循環有錯或算法複雜度過大。
case通過率爲90.91%
感謝
https://www.bilibili.com/video/av38254646 講的真的非常清楚
'''
if __name__=='__main__':
line1=list(map(int,input().split()))
num_node=line1[0]
num_vertice=line1[1]
no_direct_graph=[]
for i in range(num_vertice):
no_direct_graph.append(list(map(int,input().split())))
start_end=list(map(int,input().split()))
dict_graph={}
for k in range(len(no_direct_graph)):#對於無向圖中的每一條邊
for j in range(num_node):
if no_direct_graph[k][0]==j+1:
if j+1 not in dict_graph:
dict_graph[j+1]=[no_direct_graph[k]]
else:
dict_graph[j + 1].append(no_direct_graph[k])
elif no_direct_graph[k][1]==j+1:
if j + 1 not in dict_graph:
dict_graph[j + 1] = [[no_direct_graph[k][1],no_direct_graph[k][0],no_direct_graph[k][2],no_direct_graph[k][3]]]
else:
dict_graph[j + 1].append([no_direct_graph[k][1],no_direct_graph[k][0],no_direct_graph[k][2],no_direct_graph[k][3]])
# print(dict_graph) 以字典的形式構造無向圖
visited=[]
unvisited=[_+1 for _ in range(num_node)]
distance=[float('inf') for _ in range(num_node)]
money=[0 for _ in range(num_node)]
temp=start_end[0]
# money[temp - 1] = 0
distance[temp-1]=0
for j in range(num_node):
temp_neighbor = dict_graph[temp]
for route in temp_neighbor:
# print('route',route)
if route[1] not in visited: # 如果當前節點的鄰居節點沒有被訪問過
if distance[temp - 1] + route[2]<distance[route[1] - 1]:
distance[route[1] - 1]=distance[temp - 1] + route[2]
# print(route[-1])
money[route[1] - 1]=money[temp-1]+route[-1]
elif distance[temp - 1] + route[2]==distance[route[1] - 1]:#如果距離相等,取花費少的路徑
if money[temp-1]+route[-1]<money[route[1] - 1]:
distance[route[1] - 1]=distance[temp - 1] + route[2]
money[route[1] - 1] = money[temp - 1] + route[-1]
# 找到money數組中除了當前temp的money值之外剩下的所有元素中最小money數量的位置,作爲下一個temp位置
distance_compare = distance.copy()
distance_compare[temp - 1] = float("inf")
visited.append(temp)
if temp in unvisited:
unvisited.remove(temp)
min_value = float("inf")
min_index = 0
for k in range(num_node):
if k+1 in unvisited:#如果當前的節點並沒有被訪問過
if distance_compare[k] < min_value:
min_value = distance_compare[k]
min_index = k
temp = min_index + 1
print(distance[start_end[-1]-1],money[start_end[-1]-1])
# min_distance=min(distance)
# min_money=[]
# for i,q in enumerate(distance):
# if q==min_distance:
# min_money.append(money[i])
# print(min_distance,min(min_money))