仲秀娟 发表于 2025-6-4 14:28:54

最短路径问题

最短路径问题

最短路问题是图论中一种重要的算法,本章将包括:

目录

[*]最短路径问题

[*]一.概念

[*]1.概念
[*]2.解决方案

[*]二. \(Flord\) 算法

[*]1.算法思想
[*]2.代码详解
[*]3.算法应用及局限性

[*]二. \(Djikstra\) 算法

[*]1.算法思想
[*]2.代码详解
[*]3.算法特征及其局限性

[*]三. \(Bellman-ford\) 算法

[*]1.算法思路
[*]2.代码详解
[*]3.算法特性

[*]四. \(SPFA\) 算法

[*]1.算法思想
[*]2.代码详解
[*]3.特征及性质

[*]五.总结


一.概念

1.概念

一张图中n条点和m条边,边都有权值,权值可正可负。边可能有向,可能无向,给定起点s和终点t,在所有能链接s和t的路径中,寻找所经权值最小的路径,此为最短路径问题。
2.解决方案

最容易想到的方法是暴力法,枚举所有路径,再进行大小比较,但明显不可行,一定会超时。
更好的方法即为在寻路的过程中,动态规划将要走的最短路径,此也为下文的算法思路和方法。
二. \(Flord\) 算法

\(Flord\) 算法是最简单的最短路径算法,甚至短于暴力搜索。
1.算法思想

求 \(i\) 到 \(j\) 的最短路径,对于其他所有点,每个点 \(k\) 都尝试一遍能否 \(i\) 借道 \(k\) 到 \(j\) 会不会更短。
对于这样的思路,我们可以用动态规划来解决,定义 \(dp\) ,表示 \(k\) 阶段 \(i\) 到 \(j\) 的最短路,不难发现 \(dp\) 是由 \(dp\) 推出,1.若不变,则直接继承。2.若变,则是其加借道的权值即可。由是,我们便可推出其状态转移方程:

\=min(dp,dp+dp)\]
由状态转移方程可知, \(dp\) 的值只与 \(dp\) 有关,由是,我们可利用滚动数组将 \(dp\) 数组降维,来到二维,得到新的状态转移方程:

\=min(dp,dp+dp)\]
综上,可得出 \(Flord\) 算法的核心代码。
2.代码详解

for(int k=1;k
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