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Dijkstra算法

Dijkstra求最短路(单源最短路,边权为正)

给定一个 n 个点 m 条边的有向图,图中可能存在重边和自环,所有边权均为正值。
请你求出 1 号点到 n 号点的最短距离。

算法步骤

a. 初始化 dist[1] = 0, dist[i] = +inf S:当前已经确定为最短距离的点
b. for(int i = 1; i <= n; i ++)
{
1. 寻找不在 S 中距离源点最近的点 t
2. 将 t 加到 S 中
3. 用 t 更新其他点的距离(dist[j] = min(dist[j], dist[t] + g[t][j]))
}

    时间复杂度 n方

正确性证明

https://blog.csdn.net/CrazyKeyboardMan/article/details/78219970
基于贪心

提醒:这里读者一定要反复仔细体会Lk
的含义,它不断更新的过程正是Dijkstra算法“由近及远,层层扩展”特点的体现。同时思考一下之前提过的“找到一个点后,该点Lk值肯定不会被更改”的原因(理解Lk的含义后,原因其实是显而易见的)。

以该点去松弛别的点(!st[i] 未使用过) 该点被标记位true 之后不会被松弛故之后不会被更改。

好吧,直觉上感觉是对的,每次找最小,再由最小去松弛,所有点更新完后,算法结束。

朴素版

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

const int N=510;

int g[N][N]; //为稠密阵所以用邻接矩阵存储
int dist[N]; //用于记录每一个点距离第一个点的距离
bool st[N]; //用于记录该点的最短距离是否已经确定

int n,m;

int Dijkstra()
{
memset(dist, 0x3f,sizeof dist); //初始化距离 0x3f代表无限大

dist[1]=0; //第一个点到自身的距离为0
/*
   二刷的时候没有初始化
   */

for(int i=0;i<n;i++) //有n个点所以要进行n次 迭代
{
int t=-1; //t存储当前访问的点

for(int j=1;j<=n;j++) //这里的j代表的是从1号点开始
if(!st[j]&&(t==-1||dist[t]>dist[j]))
t=j;

st[t]=true;

for(int j=1;j<=n;j++) //依次更新每个点所到相邻的点路径值
dist[j]=min(dist[j],dist[t]+g[t][j]);
}

if(dist[n]==0x3f3f3f3f) return -1; //如果第n个点路径为无穷大即不存在最低路径
return dist[n];
}
int main()
{
cin>>n>>m;

memset(g,0x3f,sizeof g); //初始化图 因为是求最短路径
//所以每个点初始为无限大

while(m--)
{
int x,y,z;
cin>>x>>y>>z;
g[x][y]=min(g[x][y],z); //如果发生重边的情况则保留最短的一条边
}

cout<<Dijkstra()<<endl;
return 0;
}

优化版

找最小值(优先队列)和松弛操作(邻接表)优化

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#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N = 1.5e5+10;

typedef pair<int,int> PII;

int n,m;
int h[N],e[N],ne[N],w[N],idx;
int d[N];
bool st[N];

void add(int a,int b, int c)
{
e[idx] = b,w[idx] = c,ne[idx] = h[a],h[a] = idx++;
}

int f()
{
memset(d,0x3f,sizeof d);

   d[1] = 0;// 忘记初始化
   
   priority_queue<PII ,vector<PII>,greater<PII> > heap;
heap.push({0,1});

while(heap.size())
{
auto t = heap.top();
heap.pop(); //对应朴素版的找最小值

int ver = t.second,dis =t.first;
       if(st[ver]) continue; // 没有排除 该点已经是最小值且已经以它松弛过别的点
       st[ver] = true;//标记

for(int i = h[ver];i!=-1;i = ne[i])
{
int j = e[i];
           if(d[j]>dis+w[i])//这里二刷没有注意 入队是有条件的 集合的原因
           {
d[j] = dis+w[i];//对应朴素版的松弛操作,不需要对不相邻的进行更新

heap.push({d[j],j});
}
}
}

if(d[n]==0x3f3f3f3f)return -1;
return d[n];

}

int main()
{
cin>>n>>m;

memset(h,-1,sizeof h);

while(m--)
{
int a,b,c;
scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
add(a,b,c);
}
int t = f();
cout<<t;
return 0;
}
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