最短路径的Dijkstra算法

如题所述

Dijkstra算法(迪杰斯特拉)是典型的最短路径路由算法,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算法能得出最短路径的最优解,但由于它遍历计算的节点很多,所以效率低。可以用堆优化。
Dijkstra算法是很有代表性的最短路算法,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。
Dijkstra一般的表述通常有两种方式,一种用永久和临时标号方式,一种是用OPEN, CLOSE表方式,Drew为了和下面要介绍的 A* 算法和 D* 算法表述一致,这里均采用OPEN,CLOSE表的方式。
其采用的是贪心法的算法策略
大概过程:
创建两个表,OPEN, CLOSE。
OPEN表保存所有已生成而未考察的节点,CLOSED表中记录已访问过的节点。
1. 访问路网中距离起始点最近且没有被检查过的点,把这个点放入OPEN组中等待检查。
2. 从OPEN表中找出距起始点最近的点,找出这个点的所有子节点,把这个点放到CLOSE表中。
3. 遍历考察这个点的子节点。求出这些子节点距起始点的距离值,放子节点到OPEN表中。
4. 重复第2和第3步,直到OPEN表为空,或找到目标点。 #include<iostream>#include<vector>using namespace std;void dijkstra(const int &beg,//出发点              const vector<vector<int> > &adjmap,//邻接矩阵,通过传引用避免拷贝              vector<int> &dist,//出发点到各点的最短路径长度              vector<int> &path)//路径上到达该点的前一个点//负边被认作不联通//福利:这个函数没有用任何全局量,可以直接复制!{    const int &NODE=adjmap.size();//用邻接矩阵的大小传递顶点个数,减少参数传递    dist.assign(NODE,-1);//初始化距离为未知    path.assign(NODE,-1);//初始化路径为未知    vector<bool> flag(NODE,0);//标志数组,判断是否处理过    dist[beg]=0;//出发点到自身路径长度为0    while(1)    {        int v=-1;//初始化为未知        for(int i=0; i!=NODE; ++i)            if(!flag[i]&&dist[i]>=0)//寻找未被处理过且                if(v<0||dist[i]<dist[v])//距离最小的点                    v=i;        if(v<0)return;//所有联通的点都被处理过        flag[v]=1;//标记        for(int i=0; i!=NODE; ++i)            if(adjmap[v][i]>=0)//有联通路径且                if(dist[i]<0||dist[v]+adjmap[v][i]<dist[i])//不满足三角不等式                {                    dist[i]=dist[v]+adjmap[v][i];//更新                    path[i]=v;//记录路径                }    }}int main(){    int n_num,e_num,beg;//含义见下    cout<<输入点数、边数、出发点:;    cin>>n_num>>e_num>>beg;    vector<vector<int> > adjmap(n_num,vector<int>(n_num,-1));//默认初始化邻接矩阵    for(int i=0,p,q; i!=e_num; ++i)    {        cout<<输入第<<i+1<<条边的起点、终点、长度(负值代表不联通):;        cin>>p>>q;        cin>>adjmap[p][q];    }    vector<int> dist,path;//用于接收最短路径长度及路径各点    dijkstra(beg,adjmap,dist,path);    for(int i=0; i!=n_num; ++i)    {        cout<<beg<<到<<i<<的最短距离为<<dist[i]<<,反向打印路径:;        for(int w=i; path[w]>=0; w=path[w])            cout<<w<<<-;        cout<<beg<<'\n';    }}

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