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。
其基本思想是,设置顶点集合S并不断地作贪心选择来扩充这个集合。一个顶点属于集合S当且仅当从源到该顶点的最短路径长度已知。
初始时,S中仅含有源。设u是G的某一个顶点,把从源到u且中间只经过S中顶点的路称为从源到u的特殊路径,并用数组dist记录当前每个顶点所对应的最短特殊路径长度。Dijkstra算法每次从V-S中取出具有最短特殊路长度的顶点u,将u添加到S中,同时对数组dist作必要的修改。一旦S包含了所有V中顶点,dist就记录了从源到所有其它顶点之间的最短路径长度。
例如,对下图中的有向图,应用Dijkstra算法计算从源顶点1到其它顶点间最短路径的过程列在下表中。
#include <stdio.h> #include <conio.h> #include <stdlib.h> #define X 10000 #define VertexNum 7 //实际上共有六个顶点(1---6) #define EdgeNum 9 int Graph[VertexNum][VertexNum] = //0 1 2 3 4 5 6 { X, X, X, X, X, X, X, //0 X, X, 6, 3, X, X, X, //1 X, X, X, X, 5, X, X, //2 X, X, 2, X, 3, 4, X, //3 X, X, X, X, X, X, 3, //4 X, X, X, X, 2, X, 5, //5 X, X, X, X, X, X, X //6 }; int Visited[VertexNum]; int path[VertexNum]; int Distance[VertexNum]; void Dijkstra(int Begin) { int MinEdge, Vertex, i,j, Edges; Edges = 1; Visited[Begin] = 1; for (i = 1; i<VertexNum; i++) Distance[i] = Graph[Begin][i]; Distance[Begin] = 0; printf(" 1 2 3 4 5 6\\n"); printf("-----------------------------------\\n"); printf("s:%d", Edges); for( i=1; i<VertexNum; i++) if (Distance[i] == X) printf(" *"); else printf("%3d",Distance[i]); printf("\\n"); while( Edges<VertexNum-1) { Edges++; MinEdge = X; for(j=1; j<VertexNum; j++) if (Visited[j]==0 && MinEdge > Distance[j] ) { Vertex = j; MinEdge = Distance[j]; } Visited[Vertex] = 1; printf("s:%d",Edges); for(j=1; j<VertexNum; j++) { if (Visited[j] == 0 && Distance[Vertex] + Graph[Vertex][j] <Distance[j]) { Distance[j] = Distance[Vertex] + Graph[Vertex][j]; path[j] = Vertex; } //printf("%6d",Distance[j]); if (Distance[j] == X) printf(" *"); else printf("%3d",Distance[j]); } printf("\\n"); } } void main() { int i; int k; // clrscr(); for(i=0; i<VertexNum; i++) { Visited[i] = 0; path[i] = 1;} Dijkstra(1); printf("\\n\\nAll Path-------------------------\\n"); for(i=2; i<VertexNum; i++) //printf("%5d",Visited[i]); { printf("[%d] ",Distance[i]); k = i; do { printf("%d<--",k); k = path[k]; } while (k!=1); printf("1 \\n"); } }
以上代码参考了数据结构课本
下面的是网上的代码:
以下是具体的实现(C/C++): /*************************************** * About: 有向图的Dijkstra算法实现 * Author: Tanky Woo * Blog: www.WuTianQi.com ***************************************/ #include <iostream> using namespace std; const int maxnum = 100; const int maxint = 999999; void Dijkstra(int n, int v, int *dist, int *prev, int c[maxnum][maxnum]) { bool s[maxnum]; // 判断是否已存入该点到S集合中 for(int i=1; i<=n; ++i) { dist[i] = c[v][i]; s[i] = 0; // 初始都未用过该点 if(dist[i] == maxint) prev[i] = 0; else prev[i] = v; } dist[v] = 0; s[v] = 1; // 依次将未放入S集合的结点中,取dist[]最小值的结点,放入结合S中 // 一旦S包含了所有V中顶点,dist就记录了从源点到所有其他顶点之间的最短路径长度 for(int i=2; i<=n; ++i) { int tmp = maxint; int u = v; // 找出当前未使用的点j的dist[j]最小值 for(int j=1; j<=n; ++j) if((!s[j]) && dist[j]<tmp) { u = j; // u保存当前邻接点中距离最小的点的号码 tmp = dist[j]; } s[u] = 1; // 表示u点已存入S集合中 // 更新dist for(int j=1; j<=n; ++j) if((!s[j]) && c[u][j]<maxint) { int newdist = dist[u] + c[u][j]; if(newdist < dist[j]) { dist[j] = newdist; prev[j] = u; } } } } void searchPath(int *prev,int v, int u) { int que[maxnum]; int tot = 1; que[tot] = u; tot++; int tmp = prev[u]; while(tmp != v) { que[tot] = tmp; tot++; tmp = prev[tmp]; } que[tot] = v; for(int i=tot; i>=1; --i) if(i != 1) cout << que[i] << " -> "; else cout << que[i] << endl; } int main() { freopen("input.txt", "r", stdin); // 各数组都从下标1开始 int dist[maxnum]; // 表示当前点到源点的最短路径长度 int prev[maxnum]; // 记录当前点的前一个结点 int c[maxnum][maxnum]; // 记录图的两点间路径长度 int n, line; // 图的结点数和路径数 // 输入结点数 cin >> n; // 输入路径数 cin >> line; int p, q, len; // 输入p, q两点及其路径长度 // 初始化c[][]为maxint for(int i=1; i<=n; ++i) for(int j=1; j<=n; ++j) c[i][j] = maxint; for(int i=1; i<=line; ++i) { cin >> p >> q >> len; if(len < c[p][q]) // 有重边 { c[p][q] = len; // p指向q c[q][p] = len; // q指向p,这样表示无向图 } } for(int i=1; i<=n; ++i) dist[i] = maxint; for(int i=1; i<=n; ++i) { for(int j=1; j<=n; ++j) printf("%8d", c[i][j]); printf("\n"); } Dijkstra(n, 1, dist, prev, c); // 最短路径长度 cout << "源点到最后一个顶点的最短路径长度: " << dist[n] << endl; // 路径 cout << "源点到最后一个顶点的路径为: "; searchPath(prev, 1, n); } 输入数据: 5 7 1 2 10 1 4 30 1 5 100 2 3 50 3 5 10 4 3 20 4 5 60 输出数据: 999999 10 999999 30 100 10 999999 50 999999 999999 999999 50 999999 20 10 30 999999 20 999999 60 100 999999 10 60 999999 源点到最后一个顶点的最短路径长度: 60 源点到最后一个顶点的路径为: 1 -> 4 -> 3 -> 5 最后给出两道题目练手,都是直接套用模版就OK的: 1.HDOJ 1874 畅通工程续 http://www.wutianqi.com/?p=1894 2.HDOJ 2544 最短路 http://www.wutianqi.com/?p=1892