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迪杰斯特拉算法(Dijkstra)是由荷兰计算机科学家狄克斯特拉于1959 年提出的,因此又叫狄克斯特拉算法。是从一个顶点到其余各顶点的最短路径算法,解决的是有权图中最短路径问题。迪杰斯特拉算法主要特点是从起始点开始,采用贪心算法的策略,每次遍历到始点距离最近且未访问过的顶点的邻接节点,直到扩展到终点为止。
典型算法应用场景:
计算出鲁高因到遗失的城市之间最短路线,并在地图上进行指示。加快开荒速度,等等。
问题描述
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在有向图 G=(V,E) 中,假设每条边 E 的长度为 w,找到由顶点 V0 到其余各点的最短值。 [1]
算法思想
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按路径长度递增次序产生算法: [1]
把顶点集合V分成两组: [3]
(1)S:已求出的顶点的集合(初始时只含有源点V0) [1]
(2)V-S=T:尚未确定的顶点集合 [1]
将T中顶点按递增的次序加入到S中,保证: [1]
(1)从源点V0到S中其他各顶点的长度都不大于从V0到T中任何顶点的最短路径长度 [1]
(2)每个顶点对应一个距离值 [2]
S中顶点:从V0到此顶点的长度 [1]
T中顶点:从V0到此顶点的只包括S中顶点作中间顶点的最短路径长度 [1]
依据:可以证明V0到T中顶点Vk的,或是从V0到Vk的直接路径的权值;或是从V0经S中顶点到Vk的路径权值之和 [1] 。
(反证法可证)
求最短路径步骤 [1]
算法步骤如下: [1]
G={V,E}
1. 初始时令 S={V0},T=V-S={其余顶点},T中顶点对应的距离值 [1]
若存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)为<V0,Vi>弧上的权值 [1]
若不存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)为∞ [2]
2. 从T中选取一个与S中顶点有关联边且权值最小的顶点W,加入到S中 [1]
3. 对其余T中顶点的距离值进行修改:若加进W作中间顶点,从V0到Vi的距离值缩短,则修改此距离值 [1]
重复上述步骤2、3,直到S [1] 中包含所有顶点,即W=Vi为止 [1]
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