最短路徑—大話Dijkstra算法和Floyd算法


Dijkstra算法

算法描述

1)算法思想:設G=(V,E)是一個帶權有向圖,把圖中頂點集合V分成兩組,第一組為已求出最短路徑的頂點集合(用S表示,初始時S中只有一個源點,以后每求得一條最短路徑 , 就將加入到集合S中,直到全部頂點都加入到S中,算法就結束了),第二組為其余未確定最短路徑的頂點集合(用U表示),按最短路徑長度的遞增次序依次把第二組的頂點加入S中。在加入的過程中,總保持從源點v到S中各頂點的最短路徑長度不大於從源點v到U中任何頂點的最短路徑長度。此外,每個頂點對應一個距離,S中的頂點的距離就是從v到此頂點的最短路徑長度,U中的頂點的距離,是從v到此頂點只包括S中的頂點為中間頂點的當前最短路徑長度。

2)算法步驟:

a.初始時,S只包含源點,即S={v},v的距離為0。U包含除v外的其他頂點,即:U={其余頂點},若v與U中頂點u有邊,則<u,v>正常有權值,若u不是v的出邊鄰接點,則<u,v>權值為∞。

b.從U中選取一個距離v最小的頂點k,把k,加入S中(該選定的距離就是v到k的最短路徑長度)。

c.以k為新考慮的中間點,修改U中各頂點的距離;若從源點v到頂點u的距離(經過頂點k)比原來距離(不經過頂點k)短,則修改頂點u的距離值,修改后的距離值的頂點k的距離加上邊上的權。

d.重復步驟b和c直到所有頂點都包含在S中。

Floyd算法

算法描述

1)算法思想原理:

     Floyd算法是一個經典的動態規划算法。用通俗的語言來描述的話,首先我們的目標是尋找從點i到點j的最短路徑。從動態規划的角度看問題,我們需要為這個目標重新做一個詮釋(這個詮釋正是動態規划最富創造力的精華所在)

      從任意節點i到任意節點j的最短路徑不外乎2種可能,1是直接從i到j,2是從i經過若干個節點k到j。所以,我們假設Dis(i,j)為節點u到節點v的最短路徑的距離,對於每一個節點k,我們檢查Dis(i,k) + Dis(k,j) < Dis(i,j)是否成立,如果成立,證明從i到k再到j的路徑比i直接到j的路徑短,我們便設置Dis(i,j) = Dis(i,k) + Dis(k,j),這樣一來,當我們遍歷完所有節點k,Dis(i,j)中記錄的便是i到j的最短路徑的距離。

2).算法描述:

a.從任意一條單邊路徑開始。所有兩點之間的距離是邊的權,如果兩點之間沒有邊相連,則權為無窮大。   

b.對於每一對頂點 u 和 v,看看是否存在一個頂點 w 使得從 u 到 w 再到 v 比己知的路徑更短。如果是更新它。

3).Floyd算法過程矩陣的計算----十字交叉法

方法:兩條線,從左上角開始計算一直到右下角 如下所示

給出矩陣,其中矩陣A是鄰接矩陣,而矩陣Path記錄u,v兩點之間最短路徑所必須經過的點

相應計算方法如下:

最后A3即為所求。


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