数据结构之图的Dijkstra算法

Dijkstra算法

  1. 定义概览
    Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是典型的单源最短路径算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。Dijkstra算法是很有代表性的最短路径算法,在很多专业课程中都作为基本内容有详细的介绍,如数据结构,图论,运筹学等等。注意该算法要求图中不存在负权边。
    问题描述:在无向图 G=(V,E) 中,假设每条边 E[i] 的长度为 w[i],找到由顶点 V0 到其余各点的最短路径。(单源最短路径)

  2. 算法描述

  1. 算法思想:设G=(V,E)是一个带权有向图,把图中顶点集合V分成两组,第一组为已求出最短路径的顶点集合(用S表示,初始时S中只有一个源点,以后每求得一条最短路径 , 就将加入到集合S中,直到全部顶点都加入到S中,算法就结束了),第二组为其余未确定最短路径的顶点集合(用U表示),按最短路径长度的递增次序依次把第二组的顶点加入S中。在加入的过程中,总保持从源点v到S中各顶点的最短路径长度不大于从源点v到U中任何顶点的最短路径长度。此外,每个顶点对应一个距离,S中的顶点的距离就是从v到此顶点的最短路径长度,U中的顶点的距离,是从v到此顶点只包括S中的顶点为中间顶点的当前最短路径长度。
  2. 算法步骤:
    a.初始时,S只包含源点,即S={v},v的距离为0。U包含除v外的其他顶点,即:U={其余顶点},若v与U中顶点u有边,则<u,v>正常有权值,若u不是v的出边邻接点,则<u,v>权值为∞。
    b.从U中选取一个距离v最小的顶点k,把k,加入S中(该选定的距离就是v到k的最短路径长度)。
    c.以k为新考虑的中间点,修改U中各顶点的距离;若从源点v到顶点u的距离(经过顶点k)比原来距离(不经过顶点k)短,则修改顶点u的距离值,修改后的距离值的顶点k的距离加上边上的权。
    d.重复步骤b和c直到所有顶点都包含在S中。
/***  递归
**graph:存储图信息的内存地址,图已排好序
**dist:图中每个点到S点的距离,初始都为0
**v[]:图中每个点是否访问过的标志
**vn:当前访问的节点ID
**uNum:图中剩余没访问点数,为0则程序结束。
***/
void dijkstra(graph_t *graph, int dist[], int v[],  int vn, int uNum)
 {
      if(uNum <= 0){
          return;
      }
      printf("%d--%d\n",vn, uNum);
      int flag = 1, vt = 0;
      gnode_t *p = graph->relation[vn].next; /* 与VN相连接的点 */
 
      if(p == NULL){
          return ;
      }
      v[vn] = 1;
 
      while(p != NULL){ /* 访问所有与VN相连接的点 */
          if(flag && !v[p->data]){  /* 与vn相连的未被访问过的最近(越靠前越近)的点,用作往下递归的起点 */
                  vt = p->data;
                  flag = 0;
          }
          if(0 == dist[p->data] || dist[p->data] > dist[vn] + p->weight){ /* 无向图,p->weight为权重 */
              dist[p->data] = dist[vn] + p->weight;
          }
          printf("     %d -- %d\n",p->data, dist[p->data]);
          p = p->next;
      }
 
      dijkstra(graph, dist, v, vt, --uNum);
  }
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