图的最短路径 dijkstra算法.ppt

文档介绍：1
基本图算法
陈嘉庆
最短路径问题
单源最短路径 Single-Source Shortest Path
问题: 带权有向图G(E,V), 找出从给定源顶点s到其它顶点v的权最小路径。
“最短路径”= 最小权
路径的权是路径上所有边的权之和。
例:道路图: 从华师中山附中到市政府的最短路径?
若顶点序列{V0,V1,…,Vn} 是从V0到Vn的最短路,则序列{V0,V1,…,Vn-1} 必为从V0到Vn-1的最短路。
贪心算法
权非负的单源最短路径算法(Dijkstra)
1
2
3
4
5
6
12
6
5
3
7
2
3
8
9
2
v5
v4
v0
100
5
60
10
10
v1
v2
v3
20
50
30
图中从v0到其余各顶点之间的最短路径:
v0到 v1 无
v0到 v2 (v0 ,v2 ) 10
v0到 v3 (v0 ,v4 , v3) 50
v0到 v4 (v0 ,v4) 30
v0到 v5 (v0 ,v4 , v3 ,v5) 60
单源最短路径
基本思想:
将图中所有顶点分成两组:S, V-S
一组是包括已确定最短路径的顶点的集合S,另一组是尚未确定的最短路径的顶点集V-S。
S初始仅包含源v0,不断在V-S做贪心选择扩充集合S。
权非负的单源最短路径算法(Dijkstra)
权非负的单源最短路径算法(Dijkstra)
初始时,S仅包含源v0,
特殊路径:
从源到G中某一顶点u且中间只经过S中顶点的路称为从源到u的特殊路径。
步骤: (1) 取v0加入S中
(2) 从V-S中取出具有当前最短路径长度的顶点w加入S中。
最短路径——Dijkstra算法实例
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1
2
3
4
5
6
12
6
5
3
7
2
3
8
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2
例
求下图中顶点1到其余各顶点的最短路径。
1
0
12
3
∞
∞
∞
8
\
5
\
10
\
3
6
4
14
\
2
5
12
\
(1)初始化:1到v,若有边,则path[v]=边;dist[i]=边的值
(2)选出dist[i]为最小值,则path[i]为1到i的最短路径
(3)修改经过i更近的路径
(4)重复(2)(3)
最短路径——Dijkstra算法描述
方法如下:
(其中:path[v]和dist[v]表示从v0到v的最短路径及其长度)
(1)对v0以外的各顶点vi,若<v0,vi>存在,
则将其作为v0到vi的(暂时的)最短路径存放到path[v]中,
将其权值作为对应的路径长度存放到dist[v]中。
(2)从未解顶点中选择一个dist值最小的顶点v,
则当前的path[v]和dist[v]就是顶点v的最终解。
(3)由于某些顶点经过v可能会使得从v0到该顶点的路径更近
一些,因此,应修改这些顶点的路径及其长度的值。
(4)重复(2)(3),直到所有顶点求解完毕。
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1
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2
5
最短路径——Dijkstra算法实例
顶点
path
dist
1
2
3
4
5
6
10
实例:
1
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4
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6
5
3
7
2
3
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9
2
0
12
3
∞
∞
∞
()
(1,2)
(1,3)
()
()
()
(1,3,2)
8
5
(1,3,4)
(1,3,5)
10
(1,3,4,6)
14
(1,3,5,6)
12