算法学习笔记——迪杰斯特拉(Dijkstra)

算法原理

Dijkstra算是一个按路径长度递增的次序产生最短路径的算法。简单来理解,有两个主要的步骤:

  1. 比较当前(这个可能会在下一步更新)各个点到源点的距离,拥有最短距离的点(假设为v2)的当前路径即v2到源点的最短路径
  2. 更新:对于没有求出最短路径的点,如果通过上一步求出的最短路径+彼此连接的弧长度小于当前该点到源点的距离,则将新的路径作为该点的最短路径
    重复1、2操作,直到求出所有点的最短路径。

算法实例

问题:给定带权有向图G和源点v0,求v到G中其余各顶点的最短路径

以上这张表就是求解的整个过程:
其中,vj:当前循环求出vj到源点的最短距离
S:已经求出最短路径的集合
1. 第一次循环
竖着看表格
v1和v0没有路径,距离为无限大;
v0和v2的弧长为10,距离为10;
同理, v3为无限大,v4为30,v5为100

这5个点到源点距离最短的是v2,那v2的最短路径就求出来了,路径就是v0直接到v2

2. 第二次循环
剩余v1,v3,v4,v5没有求出来
因为新求出最短路径的v2到v1没有弧连接,因此,v0-v2这条最短路径对于v1没有影响,不更新
v3到v0的距离本来为无限大,有了v0-v2的路径之后,v0-v2-v3的距离和为60,比原来短,更新v3的路径
同理,v2到v4没有路径(也可以看成是无限大),不更新;到v5没有路径,不更新

现在,v1,v3,v4,v5中路径最短的是v4,那v4到v0的最短路径就求出来,就是v0-v4

3. 第三次循环
剩余v1,v3,v5没有求出来
v4到v1没有连接弧,不更新,依然为无限大
v0-v4-v3的路径总长度为50,比之前的60短,更新v3的当前最短路径为v0-v4-v3,长度为50
v0-v4-v5的路径总长度为90,比之前的100短,更新v5的当前最短路径为v0-v4-v5,长度为90

现在,v1,v3,v5中路径最短的是v3,那v3到v0的最短路径就求出来,是v0-v4-v3

4. 第四次循环
剩余v1,v5没有求出来
v3到v1没有连接弧,不更新,依然为无限大
v0-v4-v3-v5的路径总长度为60,比之前的90短,更新v5的当前最短路径为v0-v4-v3-v5,长度为60

现在,v1,v5中路径最短的是v5,那v0到v5的最短路径就是v0-v4-v3-v5

5. 第五次循环
剩余v1没有求出来,v5到v1没有路径,不更新。那v0到v1的最短路径就是没有路径

C语言描述的Dijkstra算法

看到这里,你懂了吗?想当初大二学习的时候就是因为这个算法被老师表扬了一番,可开心了。

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