本文以实例形式介绍了基于Java实现的Dijkstra算法,相信对于读者研究学习数据结构域算法有一定的帮助。
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。即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。
其代码实现如下所示:
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package com.algorithm.impl;
public class Dijkstra {
private static int M = 10000 ; //此路不通
public static void main(String[] args) {
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 = dijkstra(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 [] dijkstra( 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]; //保存start到其他各点的最短路径
String[] path = new String[n]; //保存start到其他各点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,第一个顶点已经求出
shortPath[start] = 0 ;
visited[start] = 1 ;
for ( int count = 1 ; count < n; 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;
}
}
//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++) {
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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该程序运行结果为:
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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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