最短路径:迪杰斯特拉算法保姆级别详解

一,大致的遍历过程图解及过程讲解

先从开始点寻找与其他边连接最小的边

1,如下图(a)中,找A点与其它五点中C的距离最短弧;

       所以连接AC(因为由图可知B点无入度,所以可忽略不计);

2,图(b)将与A点连接的顶点和与C点连接的所有顶点的弧相比较,看谁距离最短,

      (因为此时D点不直接与A相连,而是通过中间点C,所以此时AD的距离可以看作AC+CD)

      所以连接AE。

3,图(c)与A点连接的顶点和与C点连接的顶点和E点连接的所有顶点的弧相比较,看谁距离最短,

     此时A点到F点有两条路:1,AF,2,通过E点再连接A->E->F.

     此时A点到D点也有两条路:1,A->C->D;2,A->E->D;

     此时通过比较A->E->D最短。所以连接ED;

4,图(d)与A点连接的顶点和与C点连接的顶点和E点连接的顶点和D点连接的所有顶点的弧相比较,看谁距离最短,
     此时A到F有三条路:1,A->F;

                                       2,A->E->F; 

                                       3,A->E->D->F

     根据比较长短可知第三种距离最短。所以连接DE。

(因为B点没有入度,所以AB之间无连接)

二,实现方法

这种方法除了构造邻接矩阵所需的结构体和函数之外,加入了三个新数组:

int S[pointMax];         //到所求顶点的最短路径是否被确定,等于-1代表未被确认

     即表示某一点是否被连接(如上图a中,C点连接,则S[2]赋值为1,代表该点已确认)

int D[pointMax];         //最短路径

     即表示某点到所求点的距离(如上图a中,C点确认连接,则D[2]赋值为10,代表AC距离为10)

int Path[pointMax];      //连通弧的前驱

     为了防止出现回路,即某一连通边都赋值为一样,

    (如上图c中,ED连接,此时A->E->D连接,所以A点E点D点的Path[]值一样

 

第一步:先构造邻接矩阵,并赋值,该过程类似于图的邻接矩阵储存法类似。

第二步,先将上面新加入的三个数组进行赋值。

第三步:从所有能连通的弧中,找到一个最小弧,并连通,然后给相对应的三个数组进行赋值改变。

然后第三步继续循环循环,总共循环(顶点数-1)次。

大致思路都已经在上面的图中写出来了,只要将上面的图理解,大致就会了,三个数组只是辅助遍历。

实现截图

这个截图显示的信息并不是特别多(如果想知道详细每一次遍历后信息,可自行在对应地方添加显示信息)

四,代码

#include<iostream>
#include<stdlib.h>

using namespace std;

#define pointMax 100
#define MaxInt 32767

struct AMgroup
{
    char VTchart[pointMax];                  //顶点表
    int AMchart[pointMax][pointMax];         //邻接矩阵
    int point, vert;                         //点,边
};

int AMlocate(AMgroup A, char x)
{
    for (int i = 0; i < A.point; i++)        //依次输入点的信息
    {
        if (A.VTchart[i] == x)
        {
            return i;
            break;
        }
    }
}

void CreatAM(AMgroup &A)
{
    cout << "输入邻接矩阵顶点数:";          //第一步
    cin >> A.point;
    cout << "输入邻接矩阵边数:";
    cin >> A.vert;
    getchar();

    char a[100];
    cout << "输入点的信息:";                //第二步
    gets_s(a);
    for (int i = 0; i < A.point; i++)        //依次输入点的信息
    {
        A.VTchart[i] = a[i];
    }
    for (int i = 0; i < A.point; i++)        //初始换邻接矩阵,边的权值均设为最大
    {
        for (int j = 0; j < A.point; j++)
        {
            A.AMchart[i][j] = MaxInt;
        }
    }

    cout << endl;
    char v1, v2; int len;
    for (int i = 1; i <= A.vert; i++)        //构造邻接矩阵
    {
        cout << "输入第" << i << "条边的两个顶点以及权值:";
        cin >> v1 >> v2 >> len;
        int m, n;
        m = AMlocate(A, v1);
        n = AMlocate(A, v2);
        A.AMchart[m][n]=len;
    }
}

int S[pointMax];         //到所求顶点的最短路径是否被确定,等于-1代表未被确认
int D[pointMax];         //最短路径
int Path[pointMax];      //连通弧的前驱
void SP_DIJ(AMgroup &A, int v0)
{
    //初始化过程
    int number = A.point;                     //有向图中的顶点数
    for (int i = 0; i < number; i++)
    {
        S[i] = -1;                         //初始为空-1
        D[i] = A.AMchart[v0][i];           //各个顶点到v0的权值
        if (D[i] < MaxInt)
        {
            Path[i] = v0;                  //如果有边,则将i的前驱初始化为v0
        }
        else
        {
            Path[i] = -1;                  //无边则初始化为空-1
        }
    }
    S[v0] = 1;             //将v0加入S中
    D[v0] = 0;             //源点到源点的距离为0
    //求最短路径
    int n;
    for (int i = 1; i < number; i++)//对其余number-1个顶点依次进行计算
    {
        int min = MaxInt;
        for (int j = 0; j < number; j++)
        {
            if (S[j] == -1 && D[j] < min)
            {
                n = j;
                min = D[j];
            }
        }
        cout << n << ":" << min << endl;
        S[n] = 1;
        for (int j = 0; j < number; j++)
        {
            if (S[j] == -1 && D[n] + A.AMchart[n][j] < D[j])
            {
                D[j] = D[n] + A.AMchart[n][j];
                Path[j] = n;
            }
        }
    }
    cout << endl;
    for (int i = 0; i < A.point; i++)
    {
        if (i != v0)
        {
            if (D[i] == MaxInt)
            {
                cout << A.VTchart[v0] << "-->" << A.VTchart[i] << "不连通" << endl;
            }
            else
            {
                cout << A.VTchart[v0] << "-->" << A.VTchart[i] << "的最短路径为:" << D[i] << endl;
            }
        }
    }
}

int main()
{
    AMgroup *A = new AMgroup;
    CreatAM(*A);
    int m;
    cout << "\n从第几个点开始遍历:";
    cin >> m;
    SP_DIJ(*A, m);
    system("pause");
}

 

 

 

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