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最短路徑——dijkstra算法代碼(c語言)

最短路徑問題

  看了王道的視訊,感覺雲裡霧裡的,是以寫這個部落格來加深了解。(希望能在12點以前寫完)

 (floyd算法連結在底部,也可以直接點選這個超連接配接)

一、總體思想

1.初始化三個輔助數組

  s[],dist[],path[]

    s[]:這個數組用來标記結點的通路與否,如果該結點被通路,則為1,如果該結點還沒有通路,則為0;

    dist[]:這個數組用來記錄目前從v到各個頂點的最短路徑長度,算法的核心思想就是通過不斷修改這個表實作;

    path[]:這個數組用來存放最短路徑;

2.周遊圖,修改上面的各項數組,每次隻找最短路徑,直到周遊結束

二、代碼實作

1 void dijkstra(Graph G, int v)
 2 {
 3     int s[G.vexnum];
 4     int dist[G.vexnum];
 5     int path[G.vexnum];  
 6     for(int i = 0; i < G.vexnum; i++)
 7     {
 8         s[i] = 0;
 9         dist[i] = G.edge[v][i];
10         if(G.edge[v][i] == max || G.edge[v][i] == 0)
11         {
12             path[i] = -1;
13         }
14         else
15         {
16             path[i] = v;
17         }
18         s[v] = 1;
19     }
20     
21     for(int i = 0; i < G.vexnum; i++)
22     {
23         int min  = max;
24         int u;
25         for(int j = 0; j < G.vexnum; j++)
26         {
27             if(s[j] != 1 && dist[j] < min)
28             {
29                 min = dist[j];
30                 u = j;
31             }
32         }
33         s[u] = 1;
34         for(int j = 0; j < G.vexnum; j++)
35         {
36             if(s[j] != 1 && dist[j] > dist[u] + G.edge[u][j])
37             {
38                 dist[j] = dist[u] + G.edge[u][j];
39                 path[j] = u;
40             }
41         }
42     }
43 }      

三、代碼解釋

先自己定義一個無窮大的值max

#define max inf      

dijkstra算法傳入的兩個參為

圖Graph G;

起點結點 int v;

首先我們需要三個輔助數組

1 int s[G.vexnum];//記錄結點時是否被通路過,通路過為1, 沒有通路過為0
2     int dist[G.vexnum];//記錄目前的從v結點開始到各個結點的最短路徑長度 
3     int path[G.vexnum];//記錄最短路徑,存放的是該結點的上一個為最短路徑的前驅結點        

初始化三個數組

1 for(int i = 0; i < G.vexnum; i++)
 2     {
 3         s[i] = 0;//目前每個結點均未被通路過,設為0 
 4         dist[i] = G.edge[v][i];//dist[]數組記錄每個從v結點開到其他i結點邊的長度(權值) 
 5         if(G.edge[v][i] == max || G.edge[v][i] == 0)
 6         {
 7             path[i] = -1;
 8         }//如果v到i不存在路徑或者i就是v結點時,将path[i]設為-1,意為目前v結點不存在路徑到i 
 9         else
10         {
11             path[i] = v;
12         }//反之,若v到i存在路徑,則v就是i的前驅結點,将path[i] = v
13         s[v] = 1;//從周遊起點v開始,即已經通路過頂點s[v]=1 
14     }      

開始周遊數組并且每次修改輔助數組以記錄目前的情況,直至周遊結束

1 for(int i = 0; i < G.vexnum; i++)
 2     {
 3         int min  = max;//聲明一個min = max用來每次記錄這次周遊找到的最短路徑的長度(權值) 
 4         int u;//聲明u來記錄這次曆找到的最短路徑的結點 
 5         for(int j = 0; j < G.vexnum; j++)//開始周遊 找目前的最短路徑 
 6         {
 7             if(s[j] != 1 && dist[j] < min)
 8             {
 9                 min = dist[j];
10                 u = j;
11             }//找出v到結點j的最短路徑,并且記錄下最短路徑的結點u = j 
12         }
13         s[u] = 1;//找到結點u,即已通路過u,s[u] = 1 
14         for(int j = 0; j < G.vexnum; j++)//開始周遊 修改輔助數組的值 
15         {
16             if(s[j] != 1 && dist[j] > dist[u] + G.edge[u][j])
17             {
18                 dist[j] = dist[u] + G.edge[u][j]; 
19                 path[j] = u;
20             }//如果v→j的路徑比v →u→j長,那麼修改dist[j]的值為 dist[u] + G.edge[u][j],并且修改j的前驅結點為path[j] = u 
21         }
22     }      

周遊結束後,數組dist[]就是存放了起點v開始到各個頂點的最短路徑長度

最短路徑包含的結點就在path數組中

例如我們得到如下的path[]數組

1 path[0] = -1;//0到自己無前驅結點
2 path[1] = 0;//1的前驅為結點0,0無前驅結點,即最短路徑為0 →1
3 path[2] = 1;//2的前驅結為點1,1的前驅結點0,0無前驅結點,即最短路徑為0 →1 →2
4 path[3] = 0;//3的前驅為結點0,0無前驅結點,即最短路徑為0 →3
5 path[4] = 2;//4的前驅結為點2,2的前驅結為點1,1的前驅結點0,0無前驅結點,即最短路徑為0 →1 →2 →4      

dijkstra對于存在負權值的圖不适用,明天再更新Floyd算法叭