• <ins id="pjuwb"></ins>
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            O(1) 的小樂

            Job Hunting

            公告

            記錄我的生活和工作。。。
            <2025年7月>
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            統(tǒng)計(jì)

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            最短路Dijkstra算法

            Dijkstra算法

            普通實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度O(n^2)  BinaryHeaps優(yōu)化的是O(mlogn) Fib堆優(yōu)化的是O(m+nlogn)   m是圖的邊數(shù),n是圖的點(diǎn)數(shù)

            特點(diǎn): 基本思想是貪心思想,對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)v[i],維護(hù)估計(jì)最短路長度最大值 每次取出一個(gè)使得該估計(jì)值最小的t,并采用與t相連的邊對(duì)其余點(diǎn)的估計(jì)值進(jìn)行更新,更新后不再考慮t。在此過程中,估計(jì)值單調(diào)遞減,所以可以得到確切的最短路。

            使用松弛技術(shù),

            優(yōu)點(diǎn): 簡單,實(shí)現(xiàn)快速!  具有貪心算法的特性:最短路徑的子路徑是最短路徑!   相比于和他同類型的Bellman ford,它更快,缺點(diǎn)是邊權(quán)值非負(fù)。

            缺點(diǎn): 邊的權(quán)值必須為非負(fù),Dijkstra算法假定輸入圖中的所有邊的權(quán)值都是非負(fù)的

             

            樸素Dijkstra算法實(shí)現(xiàn):

            #include <iostream>
            #include <vector>
            #include <algorithm>
            using namespace std;

            #define INF 329999   //定義此圖的最大距離
            #define MaxN 100           //一個(gè)圖最大的點(diǎn)數(shù)

            int cost[MaxN][MaxN];                      //此為Dijkstra的數(shù)組實(shí)現(xiàn),復(fù)雜度為O(n^2)
            int pathCon[MaxN];                         //記錄最短路徑獲得的時(shí)候的前向節(jié)點(diǎn) 路徑重建
            int pathDis[MaxN];                         //路徑距離
            int vis[MaxN];                             //標(biāo)記是否結(jié)束訪問

            void Dijkstra(int n, int root)

                memset(vis, 0, sizeof(vis));     //標(biāo)記vis為全部未訪問
                vis[root] = 1;                   //標(biāo)記root已訪問
                for (int i=0; i<n; i++)             
                    pathDis[i] = cost[root][i], pathCon[i] = root;
                pathDis[root] = 0; pathCon[root] = -1; // 樹根的標(biāo)記
                int pre = root;

                for (int i=1; i<n; i++)        //遍歷剩下的n-1個(gè)點(diǎn),每執(zhí)行一次能夠確定一個(gè)點(diǎn)的最短距離
                {
                    int Min = INF;
                    for (int j=0; j<n; j++)
                    {
                        if (vis[j]==0 && cost[pre][j]!=INF && pathDis[pre]+cost[pre][j]<pathDis[j])
                            pathDis[j] = pathDis[pre] + cost[pre][j],pathCon[j] = pre; 
                    }
                    for (int j=0; j<n; j++)
                    {
                        if (vis[j] == 0 && pathDis[j] < Min)
                            Min = pathDis[j], pre = j;
                    }
                    vis[pre] = 1;
                }
            }
            void init(int n)                      //初始化構(gòu)建矩陣的時(shí)候,不相鄰元素距離為INF,自身到自身距離為0
            {
                //n=4
                cost[0][0]=0,  cost[0][1]=5,cost[0][2]=1,  cost[0][3]=4,  cost[0][4]=INF;
                cost[1][0]=5,  cost[1][1]=0,cost[1][2]=3,  cost[1][3]=1,  cost[1][4]=2;
                cost[2][0]=1,  cost[2][1]=3,cost[2][2]=0,  cost[2][3]=INF,cost[2][4]=6;
                cost[3][0]=4,  cost[3][1]=1,cost[3][2]=INF,cost[3][3]=0,  cost[3][4]=3;
                cost[4][0]=INF,cost[4][1]=2,cost[4][2]=6,  cost[4][3]=3,  cost[4][4]=0;

            }
            void reshape(int n,int root)
            {
                for(int i=0;i<n;i++)
                {
                    if(pathDis[i]==INF) cout<<"node "<<root<<" to node "<<i<<"is INF"<<endl;
                    else cout<<"node "<<root<<" to node "<<i<<"is "<<pathDis[i]<<endl;
                }
                vector<int> Path[MaxN];            //構(gòu)建每條最短路徑
                for(int i=n-1;i>=0;i--)
                {
                    vector<int> temp;
                    int j=i;temp.push_back(j);
                    while(pathCon[j]!=-1)
                    {
                        temp.push_back(pathCon[j]);
                        j=pathCon[j];
                    }
                    reverse(temp.begin(),temp.end());
                    Path[i]=temp;
                }

                for(int i=0;i<n;i++)
                {
                    cout<<"Path "<<root<<"    "<<"to "<<i<<"  is ";
                    for(int j=0;j<Path[i].size();j++)
                        cout<<Path[i][j]<<"   ";
                    cout<<endl;
                }
            }
            int main()     //n個(gè)點(diǎn),所以n是5
            {
                init(5);
                Dijkstra(5,0);
                reshape(5,0);
            }

             

             

             

            加入優(yōu)先隊(duì)列優(yōu)化的Dijkstra算法:

            #include <iostream>
            #include <vector>
            #include <algorithm>
            #include <queue>
            using namespace std;

            // Dijkstra O(m*log n)

            #define MaxN 100           //一個(gè)圖最大的點(diǎn)數(shù)
            #define MaxM 1000          //一個(gè)圖最大的邊數(shù)
            #define V   MaxN
            #define E   MaxM
            #define INF 329999         //定義此圖的最大距離
            #define typec int                          // type of cost

            typec cost[E], pathDis[V];                 // cost[E] 每條邊的代價(jià)   pathDis[V]最短路徑的值
            int e, pnt[E], cluster[E], head[V];
            int pathCon[V], vis[V];
            /*
            pnt[]  保存每條邊的終點(diǎn)
            cost[] 保存每條邊的權(quán)值
            cluster[]  把邊按照起始點(diǎn)聚類
            head[u] u號(hào)節(jié)點(diǎn)的邊結(jié)束邊序號(hào)
            */
            struct qnode {
                int v; typec c;
                qnode (int vv = 0, typec cc = 0) : v(vv), c(cc) {}
                bool  operator < (const qnode& r)  const {  return c>r.c; }
            };
            void dijkstra(int n, const int root)
            {
                qnode mv;
                priority_queue<qnode> que;
                vis[root] = 1; pathDis[root] = 0;
                que.push(qnode(root, 0));
                for (int pre = root, i=1; i<n; i++)                  //循環(huán)n次
                {
                    for (int j = head[pre]; j != -1; j = cluster[j])    //展開節(jié)點(diǎn)
                    {
                        int k = pnt[j];                              //j為邊索引號(hào)
                        if (vis[k] == 0 &&
                            pathDis[pre] + cost[j] < pathDis[k])
                        {
                                pathDis[k] = pathDis[pre] + cost[j];
                                que.push(qnode(pnt[j], pathDis[k]));
                                pathCon[k] = pre;
                        }
                    }
                    while (!que.empty() && vis[que.top().v] == 1)
                        que.pop();
                    if (que.empty()) break;
                    mv = que.top(); que.pop();
                    vis[pre = mv.v] = 1;
                }
            }

            inline void addedge(int u, int v, typec c){
                pnt[e] = v; cost[e] = c; cluster[e] = head[u]; head[u] = e++;
            }
            void init(int n, int m)           //n為點(diǎn)數(shù), m 為邊數(shù)
            {
                int i, u, v; typec c;
                e = 0;
                memset(head, -1, sizeof(head));
                memset(vis, 0, sizeof(vis));
                memset(pathCon, -1, sizeof(pathCon));
                for (i = 0; i < n; i++) pathDis[i] = INF;
                //for (i = 0; i < n; ++i)
                //{
                    //scanf("%d%d%d", &u, &v, &c); // %d: type of cost
                    //addedge(u, v, c);            // 這里添加的是單向邊,如果題目描述不同,需要加入addedge(v,u,c);
                //}
                    addedge(0,2,1);
                    addedge(2,0,1);
                    addedge(0,1,4);
                    addedge(1,0,4);
                    addedge(1,3,1);
                    addedge(3,1,1);
                    addedge(2,3,4);
                    addedge(3,2,4);
                    addedge(2,4,2);
                    addedge(4,2,2);
                    addedge(3,5,2);
                    addedge(6,3,2);
                    addedge(4,5,3);
                    addedge(5,4,3);
            }

            void reshape(int n,int root)
            {
                for(int i=0;i<n;i++)
                {
                    if(pathDis[i]==INF) cout<<"node "<<root<<" to node "<<i<<"is INF"<<endl;
                    else cout<<"node "<<root<<" to node "<<i<<"is "<<pathDis[i]<<endl;
                }
                vector<int> Path[MaxN];            //構(gòu)建每條最短路徑
                for(int i=n-1;i>=0;i--)
                {
                    vector<int> temp;
                    int j=i;temp.push_back(j);
                    while(pathCon[j]!=-1)
                    {
                        temp.push_back(pathCon[j]);
                        j=pathCon[j];
                    }
                    reverse(temp.begin(),temp.end());
                    Path[i]=temp;
                }

                for(int i=0;i<n;i++)
                {
                    cout<<"Path "<<root<<"    "<<"to "<<i<<"  is ";
                    for(int j=0;j<Path[i].size();j++)
                        cout<<Path[i][j]<<"   ";
                    cout<<endl;
                }
            }

            int main()
            {
                init(6,7); //n = 6 m = 7
                dijkstra(6, 3);
                reshape(6,3);
            }

             

            上述實(shí)現(xiàn)的圖是:

            Dijkstra

            用LatexDraw 畫的圖,效果還可以。。。

            posted on 2010-10-14 13:47 Sosi 閱讀(1507) 評(píng)論(0)  編輯 收藏 引用


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