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floyd算法实现思路及实例代码

c语言 搞代码 4年前 (2022-01-06) 26次浏览 已收录 0个评论

这篇文章主要介绍了floyd算法实现思路及实例代码,有需要的朋友可以参考一下

正如我们所知道的,Floyd算法用于求最短路径。Floy来源gaodai#ma#com搞*!代#%^码网d算法可以说是Warshall算法的扩展,三个for循环就可以解决问题,所以它的时间复杂度为O(n^3)。

Floyd算法的基本思想如下:从任意节点A到任意节点B的最短路径不外乎2种可能,1是直接从A到B,2是从A经过若干个节点X到B。所以,我们假设Dis(AB)为节点A到节点B的最短路径的距离,对于每一个节点X,我们检查Dis(AX) + Dis(XB) <Dis(AB)是否成立,如果成立,证明从A到X再到B的路径比A直接到B的路径短,我们便设置Dis(AB) = Dis(AX) + Dis(XB),这样一来,当我们遍历完所有节点X,Dis(AB)中记录的便是A到B的最短路径的距离。

很简单吧,代码看起来可能像下面这样:

代码如下:
for ( int i = 0; i <节点个数; ++i )
{
    for ( int j = 0; j <节点个数; ++j )
    {
        for ( int k = 0; k <节点个数; ++k )
        {
            if ( Dis[i][k] + Dis[k][j] <Dis[i][j] )
            {
                // 找到更短路径
                Dis[i][j] = Dis[i][k] + Dis[k][j];
            }
        }
    }
}

但是这里我们要注意循环的嵌套顺序,如果把检查所有节点X放在最内层,那么结果将是不正确的,为什么呢?因为这样便过早的把i到j的最短路径确定下来了,而当后面存在更短的路径时,已经不再会更新了。

让我们来看一个例子,看下图:

图中红色的数字代表边的权重。如果我们在最内层检查所有节点X,那么对于A->B,我们只能发现一条路径,就是A->B,路径距离为9。而这显然是不正确的,真实的最短路径是A->D->C->B,路径距离为6。造成错误的原因就是我们把检查所有节点X放在最内层,造成过早的把A到B的最短路径确定下来了,当确定A->B的最短路径时Dis(AC)尚未被计算。所以,我们需要改写循环顺序,如下:

代码如下:
for ( int k = 0; k <节点个数; ++k )
{
    for ( int i = 0; i <节点个数; ++i )
    {
        for ( int j = 0; j <节点个数; ++j )
        {
            if ( Dis[i][k] + Dis[k][j] <Dis[i][j] )
            {
                // 找到更短路径
                Dis[i][j] = Dis[i][k] + Dis[k][j];
            }
        }
    }
}

这样一来,对于每一个节点X,我们都会把所有的i到j处理完毕后才继续检查下一个节点。

那么接下来的问题就是,我们如何找出最短路径呢?这里需要借助一个辅助数组Path,它是这样使用的:Path(AB)的值如果为P,则表示A节点到B节点的最短路径是A->…->P->B。这样一来,假设我们要找A->B的最短路径,那么就依次查找,假设Path(AB)的值为P,那么接着查找Path(AP),假设Path(AP)的值为L,那么接着查找Path(AL),假设Path(AL)的值为A,则查找结束,最短路径为A->L->P->B。

那么,如何填充Path的值呢?很简单,当我们发现Dis(AX) + Dis(XB) …->X->…->B,而此时,Path(XB)的值是已知的,所以,Path(AB) = Path(XB)。

好了,基本的介绍完成了,接下来就是实现的时候了,这里我们使用图以及邻接矩阵:

代码如下:
#define INFINITE 1000           // 最大值
#define MAX_VERTEX_COUNT 20   // 最大顶点个数
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

struct Graph
{
    int     arrArcs[MAX_VERTEX_COUNT][MAX_VERTEX_COUNT];    // 邻接矩阵
    int     nVertexCount;                                 // 顶点数量
    int     nArcCount;                                    // 边的数量
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
首先,我们写一个方法,用于读入图的数据:

void readGraphData( Graph *_pGraph )
{
    std::cout << "请输入顶点数量和边的数量: ";
    std::cin >> _pGraph->nVertexCount;
    std::cin >> _pGraph->nArcCount;

    std::cout << "请输入邻接矩阵数据:" << std::endl;
    for ( int row = 0; row nVertexCount; ++row )
    {
        for ( int col = 0; col nVertexCount; ++col )
        {
            std::cin >> _pGraph->arrArcs[row][col];
        }
    }
}

以上就是floyd算法实现思路及实例代码的详细内容,更多请关注gaodaima搞代码网其它相关文章!


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