本文借鑒于張廣河教授主編的《數據結構》,對其中的代碼進行了完善。
從某源點到其余各頂點的最短路徑
Dijkstra算法可用于求解圖中某源點到其余各頂點的最短路徑。假設G={V,{E}}是含有n個頂點的有向圖,以該圖中頂點v為源點,使用Dijkstra算法求頂點v到圖中其余各頂點的最短路徑的基本思想如下:
- 使用集合S記錄已求得最短路徑的終點,初始時S={v}。
- 選擇一條長度最小的最短路徑,該路徑的終點w屬于V-S,將w并入S,并將該最短路徑的長度記為Dw。
-
對于V-S中任一頂點是s,將源點到頂點s的最短路徑長度記為Ds,并將頂點w到頂點s的弧的權值記為Dws,若Dw+Dws
- 則將源點到頂點s的最短路徑長度修改為Dw+Ds=ws。
- 重復執行2和3,知道S=V。
- 為了實現算法,
- 使用鄰接矩陣Arcs存儲有向網,當i=j時,Arcs[i][j]=0;當i!=j時,若下標為i的頂點到下標為j的頂點有弧且弧的權值為w,則Arcs[i][j]=w,否則Arcs[i][j]=float(‘inf')即無窮大。
- 使用Dist存儲源點到每一個終點的最短路徑長度。
- 使用列表Path存儲每一條最短路徑中倒數第二個頂點的下標。
- 使用flag記錄每一個頂點是否已經求得最短路徑,在思想中即是判斷頂點是屬于V集合,還是屬于V-S集合。
代碼實現
#構造有向圖Graph
class Graph:
def __init__(self,graph,labels): #labels為標點名稱
self.Arcs=graph
self.VertexNum=graph.shape[0]
self.labels=labels
def Dijkstra(self,Vertex,EndNode): #Vertex為源點,EndNode為終點
Dist=[[] for i in range(self.VertexNum)] #存儲源點到每一個終點的最短路徑的長度
Path=[[] for i in range(self.VertexNum)] #存儲每一條最短路徑中倒數第二個頂點的下標
flag=[[] for i in range(self.VertexNum)] #記錄每一個頂點是否求得最短路徑
index=0
#初始化
while index
輸出結果如下:
請輸入源點
a
請輸入終點
f
從頂點a到頂點f的最短路徑為:
['a', 'c', 'e', 'f']
最短路徑長度為:17
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