迪杰斯特拉(Dijkstra)算法是典型最短路径算法,用于计算一个节点到其他节点的最短路径。 它的主要特点是以起始点为中心向外层层扩展(广度优先搜索思想),直到扩展到终点为止。
大概就是这样一个有权图,Dijkstra算法可以计算任意节点到其他节点的最短路径
算法思路
- 指定一个节点,例如我们要计算 'A' 到其他节点的最短路径
- 引入两个集合(S、U),S集合包含已求出的最短路径的点(以及相应的最短长度),U集合包含未求出最短路径的点(以及A到该点的路径,注意 如上图所示,
A->C
由于没有直接相连 初始时为∞) - 初始化两个集合,S集合初始时 只有当前要计算的节点,
A->A = 0
, U集合初始时为A->B = 4, A->C = ∞, A->D = 2, A->E = ∞
,敲黑板!!!接下来要进行核心两步骤了 - 从U集合中找出路径最短的点,加入S集合,例如
A->D = 2
- 更新U集合路径,
if ( 'D 到 B,C,E 的距离' 'AD 距离' < 'A 到 B,C,E 的距离' )
则更新U - 循环执行 4、5 两步骤,直至遍历结束,得到A 到其他节点的最短路径
算法图解
1.选定A节点并初始化,如上述步骤3所示
2.执行上述 4、5两步骤,找出U集合中路径最短的节点D 加入S集合,并根据条件 if ( 'D 到 B,C,E 的距离' 'AD 距离' < 'A 到 B,C,E 的距离' )
来更新U集合
3.这时候 A->B, A->C
都为3,没关系。其实这时候他俩都是最短距离,如果从算法逻辑来讲的话,会先取到B点。而这个时候 if 条件变成了 if ( 'B 到 C,E 的距离' 'AB 距离' < 'A 到 C,E 的距离' )
,如图所示这时候A->B
距离 其实为 A->D->B
4.思路就是这样,往后就是大同小异了
5.算法结束
代码实现
代码语言:javascript复制public class Dijkstra {
public static final int M = 10000; // 代表正无穷
public static void main(String[] args) {
// 二维数组每一行分别是 A、B、C、D、E 各点到其余点的距离,
// A -> A 距离为0, 常量M 为正无穷
int[][] weight1 = {
{0,4,M,2,M},
{4,0,4,1,M},
{M,4,0,1,3},
{2,1,1,0,7},
{M,M,3,7,0}
};
int start = 0;
int[] shortPath = dijkstra(weight1, start);
for (int i = 0; i < shortPath.length; i )
System.out.println("从" start "出发到" i "的最短距离为:" shortPath[i]);
}
public static int[] dijkstra(int[][] weight, int start) {
// 接受一个有向图的权重矩阵,和一个起点编号start(从0编号,顶点存在数组中)
// 返回一个int[] 数组,表示从start到它的最短路径长度
int n = weight.length; // 顶点个数
int[] shortPath = new int[n]; // 保存start到其他各点的最短路径
String[] path = new String[n]; // 保存start到其他各点最短路径的字符串表示
for (int i = 0; i < n; i )
path[i] = new String(start "-->" i);
int[] visited = new int[n]; // 标记当前该顶点的最短路径是否已经求出,1表示已求出
// 初始化,第一个顶点已经求出
shortPath[start] = 0;
visited[start] = 1;
for (int count = 1; count < n; count ) { // 要加入n-1个顶点
int k = -1; // 选出一个距离初始顶点start最近的未标记顶点
int dmin = Integer.MAX_VALUE;
for (int i = 0; i < n; i ) {
if (visited[i] == 0 && weight[start][i] < dmin) {
dmin = weight[start][i];
k = i;
}
}
// 将新选出的顶点标记为已求出最短路径,且到start的最短路径就是dmin
shortPath[k] = dmin;
visited[k] = 1;
// 以k为中间点,修正从start到未访问各点的距离
for (int i = 0; i < n; i ) {
//如果 '起始点到当前点距离' '当前点到某点距离' < '起始点到某点距离', 则更新
if (visited[i] == 0 && weight[start][k] weight[k][i] < weight[start][i]) {
weight[start][i] = weight[start][k] weight[k][i];
path[i] = path[k] "-->" i;
}
}
}
for (int i = 0; i < n; i ) {
System.out.println("从" start "出发到" i "的最短路径为:" path[i]);
}
System.out.println("=====================================");
return shortPath;
}
}