FloydWarshall算法(全點對最短路徑)

參考:Floyd算法
懶貓老師-最短路徑

一鬓椭、概述

當我們要求一個帶權有向圖中的所有點對的最短路徑時蒿讥,我們或許想到之前學的Dijkstra算法溉浙,但這個算法是算一個點到其他點的最短距離的萍歉,如果要求所有點對的最短路徑,我們需要對每一個點都是用這個算法光戈,時間復雜度是O(N^3)
我們給出另外一個算法控硼,FloydWarshall算法漱牵,雖然時間復雜度也為O(N^3)暇仲,但形式會簡單許多步做。其主要依賴于鄰接矩陣的更新來獲得最小值

二、實現方法

對于一個給定的圖奈附,我們初始化一個鄰接矩陣dist全度,表示的是與節(jié)點直接相連(或到達節(jié)點只需走一條邊)的節(jié)點的距離值,還有一個path數據表示從某節(jié)點到這個節(jié)點的距離路徑桅狠。
這兩個矩陣是一一對應的讼载。

第一次迭代,我們考察兩個節(jié)點經轉另一個節(jié)點后的距離是否會縮短中跌,我們先看經轉a節(jié)點,經過循環(huán)發(fā)現c經轉a到b的距離可以縮短菇篡,于是我們更新兩個數組

第二次迭代漩符,我們經轉b,于是發(fā)現a經轉b到c可縮短驱还,更新

第三次嗜暴,經轉c,發(fā)現可以议蟆,更新之

小練習

答案

三闷沥、規(guī)律

拿第一次迭代做例子,我們發(fā)現dist數組的更新是有規(guī)律可循的咐容,就用之前的數組的 i j 的值比較i 與 k (這里的k是我們之前說的經轉的節(jié)點舆逃,剛好和下表對上)、k 和 j 的距離之和的值,
取小的那一個放入新的距離數組

同理我們有第二次迭代的公式

我們發(fā)現路狮,這個規(guī)律應該是正確的虫啥,于是可以總結如下:

注:arc矩陣是鄰接矩陣

以下有代碼實現。

偽代碼:

可見奄妨,我們更新數組的過程涂籽,需要有3重循環(huán),第一重是依次對中轉節(jié)點的選擇砸抛,第二评雌、三重是循環(huán)二維數組,里面的代碼就是對距離進行判斷并進行更新直焙。

使用數字表示path數組

當然景东,我們可以不用字符串來表明最短路徑,我們可以用數字來直接表示箕般。

首先我們初始化A(距離數組)耐薯、P(路徑數組)

然后我們進行第一次迭代,雖然矩陣沒變化丝里,但這個矩陣的意義是發(fā)生變化了的曲初,因為經轉了 1 節(jié)點

然后進行第二次迭代,我們發(fā)現a13比a12+a23的值大杯聚,所以更新臼婆,并在P數組中記錄路徑
(注意我們這里索引以1開始,不是0;仙堋)

繼續(xù)颁褂,我們進行第三次迭代

第4次

第5次,發(fā)現不變傀广。
因為就5個節(jié)點颁独,已經循環(huán)完了,所以我們結束并得到最終結果

A數組的獲取方法和之前講的是一樣的
那我們怎么通過P數組找到路徑呢伪冰?

假如要找從1節(jié)點到5節(jié)點的路徑:
首先找p15誓酒,發(fā)現是4,可知其中有4中轉贮聂;
然后找p14靠柑,看看從1到4是否有中轉,發(fā)現沒有吓懈;
再找p45,發(fā)現有3中轉耻警;
此時我們還要找p43隔嫡,p35甸怕,發(fā)現沒有值,說明沒有中轉了畔勤。

綜上蕾各,我們可以得到路徑1-4-3-5

四、小結

我們可以看到庆揪,這個算法雖然時間效率不低式曲,但形式簡單、直觀缸榛。

?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末吝羞,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現的幾起案子内颗,更是在濱河造成了極大的恐慌钧排,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 217,277評論 6 503
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件均澳,死亡現場離奇詭異恨溜,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機找前,發(fā)現死者居然都...
    沈念sama閱讀 92,689評論 3 393
  • 文/潘曉璐 我一進店門糟袁,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人躺盛,你說我怎么就攤上這事项戴。” “怎么了槽惫?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 163,624評論 0 353
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵周叮,是天一觀的道長。 經常有香客問我界斜,道長仿耽,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 58,356評論 1 293
  • 正文 為了忘掉前任各薇,我火速辦了婚禮氓仲,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘得糜。我一直安慰自己,他們只是感情好晰洒,可當我...
    茶點故事閱讀 67,402評論 6 392
  • 文/花漫 我一把揭開白布朝抖。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般谍珊。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪治宣。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開封第一講書人閱讀 51,292評論 1 301
  • 那天,我揣著相機與錄音侮邀,去河邊找鬼坏怪。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛绊茧,可吹牛的內容都是我干的铝宵。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 40,135評論 3 418
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼华畏,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼鹏秋!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起亡笑,我...
    開封第一講書人閱讀 38,992評論 0 275
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤侣夷,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后仑乌,有當地人在樹林里發(fā)現了一具尸體百拓,經...
    沈念sama閱讀 45,429評論 1 314
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 37,636評論 3 334
  • 正文 我和宋清朗相戀三年晰甚,在試婚紗的時候發(fā)現自己被綠了衙传。 大學時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 39,785評論 1 348
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡压汪,死狀恐怖粪牲,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情止剖,我是刑警寧澤腺阳,帶...
    沈念sama閱讀 35,492評論 5 345
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站穿香,受9級特大地震影響亭引,放射性物質發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜皮获,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 41,092評論 3 328
  • 文/蒙蒙 一焙蚓、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧洒宝,春花似錦购公、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 31,723評論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至靠瞎,卻和暖如春比庄,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間求妹,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 32,858評論 1 269
  • 我被黑心中介騙來泰國打工佳窑, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留制恍,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 47,891評論 2 370
  • 正文 我出身青樓神凑,卻偏偏與公主長得像净神,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子耙厚,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 44,713評論 2 354

推薦閱讀更多精彩內容