单源最短路径问题,即在图中求出给定顶点到其它任一顶点的最短路径。在弄清楚如何求算单源最短路径问题之前,必须弄清楚最短路径的最优子结构性质。
一、最短路径的最优子结构性质
该性质描述为:如果p(i,j)={vi....vk..vs...vj}是从顶点i到j的最短路径,k和s是这条路径上的中间顶点,那么p(k,s)必定是从k到s的最短路径。下面证明该性质的正确性。
假设p(i,j)={vi....vk..vs...vj}是从顶点i到j的最短路径,则有p(i,j)=p(i,k)+p(k,s)+p(s,j)。而p(k,s)不是从k到s的最短距离,那么必定存在另一条从k到s的最短路径p'(k,s),那么p'(i,j)=p(i,k)+p'(k,s)+p(s,j)<p(i,j)。则与p(i,j)是从i到j的最短路径相矛盾。因此该性质得证。
二、dijkstra算法
dijkstra提出按各顶点与源点v间的路径长度的递增次序,生成到各顶点的最短路径的算法。既先求出长度最短的一条最短路径,再参照它求出长度次短的一条最短路径,依次类推,直到从源点v 到其它各顶点的最短路径全部求出为止。
对于下图:
运行结果:
从0出发到0的最短路径为:0-->0
从0出发到1的最短路径为:0-->1
从0出发到2的最短路径为:0-->3-->2
从0出发到3的最短路径为:0-->3
从0出发到4的最短路径为:0-->3-->2-->4
=====================================
从0出 发到0的最短距离为:0
从0出 发到1的最短距离为:10
从0出 发到2的最短距离为:50
从0出 发到3的最短距离为:30
从0出 发到4的最短距离为:60
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1
2
3
4
5
6
7
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public class dijkstra {
static int m= 10000 ; //(此路不通)
public static void main(string[] args) {
// todo auto-generated method stub
int [][] weight1 = { //邻接矩阵
{ 0 , 3 , 2000 , 7 ,m},
{ 3 , 0 , 4 , 2 ,m},
{m, 4 , 0 , 5 , 4 },
{ 7 , 2 , 5 , 0 , 6 },
{m,m, 4 , 6 , 0 }
};
int [][] weight2 = {
{ 0 , 10 ,m, 30 , 100 },
{m, 0 , 50 ,m,m},
{m,m, 0 ,m, 10 },
{m,m, 20 , 0 , 60 },
{m,m,m,m, 0 }
};
int start= 0 ;
int [] shortpath = dijsktra(weight2,start);
for ( int i = 0 ;i < shortpath.length;i++)
system.out.println( "从" +start+ "出发到" +i+ "的最短距离为:" +shortpath[i]);
}
public static int [] dijsktra( int [][] weight, int start){
//接受一个有向图的权重矩阵,和一个起点编号start(从0编号,顶点存在数组中)
//返回一个int[] 数组,表示从start到它的最短路径长度
int n = weight.length; //顶点个数
int [] shortpath = new int [n]; //存放从start到其他各点的最短路径
string[] path= new string[n]; //存放从start到其他各点的最短路径的字符串表示
for ( int i= 0 ;i<n;i++)
path[i]= new string(start+ "-->" +i);
int [] visited = new int [n]; //标记当前该顶点的最短路径是否已经求出,1表示已求出
//初始化,第一个顶点求出
shortpath[start] = 0 ;
visited[start] = 1 ;
for ( int count = 1 ;count <= n - 1 ;count++) //要加入n-1个顶点
{
int k = - 1 ; //选出一个距离初始顶点start最近的未标记顶点
int dmin = integer.max_value;
for ( int i = 0 ;i < n;i++)
{
if (visited[i] == 0 && weight[start][i] < dmin)
{
dmin = weight[start][i];
k = i;
}
}
system.out.println( "k=" +k);
//将新选出的顶点标记为已求出最短路径,且到start的最短路径就是dmin
shortpath[k] = dmin;
visited[k] = 1 ;
//以k为中间点,修正从start到未访问各点的距离
for ( int i = 0 ;i < n;i++)
{ // system.out.println("k="+k);
if (visited[i] == 0 && weight[start][k] + weight[k][i] < weight[start][i]){
weight[start][i] = weight[start][k] + weight[k][i];
path[i]=path[k]+ "-->" +i;
}
}
}
for ( int i= 0 ;i<n;i++)
system.out.println( "从" +start+ "出发到" +i+ "的最短路径为:" +path[i]);
system.out.println( "=====================================" );
return shortpath;
}
}
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原文链接:https://blog.csdn.net/gloria0610/article/details/23742799