图的最短路径算法的实现

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C语言迪杰斯特拉实现最短路径算法

C语言迪杰斯特拉实现最短路径算法

C语言迪杰斯特拉实现最短路径算法迪杰斯特拉(Dijkstra)算法是一种用于在加权图中寻找从起点到终点的最短路径的算法。

它使用贪心算法的原理,每次选择权重最小的边进行扩展,直到找到终点或者无法扩展为止。

下面是C语言中迪杰斯特拉算法的实现。

```c#include <stdio.h>#include <stdbool.h>//定义图的最大节点数#define MAX_NODES 100//定义无穷大的距离#define INFINITY 9999//自定义图的结构体typedef structint distance[MAX_NODES][MAX_NODES]; // 节点间的距离int numNodes; // 节点数} Graph;//初始化图void initGraph(Graph* graph)int i, j;//设置所有节点之间的初始距离为无穷大for (i = 0; i < MAX_NODES; i++)for (j = 0; j < MAX_NODES; j++)graph->distance[i][j] = INFINITY;}}graph->numNodes = 0;//添加边到图void addEdge(Graph* graph, int source, int destination, int weight)graph->distance[source][destination] = weight;//打印最短路径void printShortestPath(int* parent, int node)if (parent[node] == -1)printf("%d ", node);return;}printShortestPath(parent, parent[node]);printf("%d ", node);//执行迪杰斯特拉算法void dijkstra(Graph* graph, int source, int destination) int i, j;//存储起点到各个节点的最短距离int dist[MAX_NODES];//存储当前节点的父节点int parent[MAX_NODES];//存储已访问的节点bool visited[MAX_NODES];//初始化所有节点的距离和父节点for (i = 0; i < graph->numNodes; i++)dist[i] = INFINITY;parent[i] = -1;visited[i] = false;}//设置起点的距离为0dist[source] = 0;//寻找最短路径for (i = 0; i < graph->numNodes - 1; i++)int minDist = INFINITY;int minNode = -1;//选择距离最小的节点作为当前节点for (j = 0; j < graph->numNodes; j++)if (!visited[j] && dist[j] < minDist)minDist = dist[j];minNode = j;}}//标记当前节点为已访问visited[minNode] = true;//更新最短距离和父节点for (j = 0; j < graph->numNodes; j++)if (!visited[j] && (dist[minNode] + graph->distance[minNode][j]) < dist[j])dist[j] = dist[minNode] + graph->distance[minNode][j];parent[j] = minNode;}}}//打印最短路径及距离printf("Shortest Path: ");printShortestPath(parent, destination);printf("\nShortest Distance: %d\n", dist[destination]); int maiGraph graph;int numNodes, numEdges, source, destination, weight;int i;//初始化图initGraph(&graph);//输入节点数和边数printf("Enter the number of nodes: ");scanf("%d", &numNodes);printf("Enter the number of edges: ");scanf("%d", &numEdges);graph.numNodes = numNodes;//输入边的信息for (i = 0; i < numEdges; i++)printf("Enter source, destination, and weight for edge %d: ", i + 1);scanf("%d %d %d", &source, &destination, &weight);addEdge(&graph, source, destination, weight);}//输入起点和终点printf("Enter the source node: ");scanf("%d", &source);printf("Enter the destination node: ");scanf("%d", &destination);//执行迪杰斯特拉算法dijkstra(&graph, source, destination);return 0;```上述代码中,我们首先定义了一个图的结构体,里面包括节点间的距离矩阵和节点数。

图论中的最短路径问题及其算法实现

图论中的最短路径问题及其算法实现

图论中的最短路径问题及其算法实现图论是研究图结构及其特性的数学分支。

在图论中,最短路径问题是其中一个经典的研究课题。

这个问题的核心是在一个有向或无向的图中,找到两个顶点之间的最短路径,即路径上各边的权重之和最小。

本文将介绍最短路径问题的基本概念,并详细探讨两个常用算法实现:Dijkstra算法和Bellman-Ford算法。

一、最短路径问题概述最短路径问题是图论中的一类重要问题,它的解决方法被广泛应用于交通路线规划、通信网络等领域。

在求解最短路径问题时,一般需要考虑以下几个要素:1. 图的构建:首先需要构建一张合适的图,图可以是有向图或无向图。

顶点表示图中的节点,边表示节点之间的连接关系或路径,边上可能带有权重信息。

2. 起点和终点:指定需要寻找最短路径的起点和终点。

根据具体情况,起点和终点可以是图中的任意两个顶点。

3. 路径长度度量:在不同应用场景中,路径长度的度量方式可能不同。

在某些情况下,路径长度可以简单表示为路径上各边权重之和;而在另一些情况下,路径长度可能还需要考虑其他因素,如路径中经过的顶点数目。

二、Dijkstra算法Dijkstra算法是一种常用的解决最短路径问题的贪婪算法。

该算法基于图的深度优先搜索思想,通过不断更新顶点的最短距离,逐步确定起点到每个顶点的最短路径。

其基本思路如下:1. 初始化:设定起点为源点,将源点的距离设置为0,其他顶点的距离设置为无穷大。

2. 迭代更新:从源点开始,依次选择距离最小的顶点,并更新与其相邻顶点的距离。

具体操作是,对于当前选中的顶点,计算其相邻顶点经过该顶点到达源点的距离,如果该距离小于相邻顶点的当前距离,则更新相邻顶点的距离值。

3. 结束条件:当所有顶点都被标记为已访问或者没有可达的顶点时,算法结束。

三、Bellman-Ford算法Bellman-Ford算法是另一种解决最短路径问题的常用算法,它可以处理一些特殊情况下的图,如存在负权边的图。

Python中的最短路径算法详解

Python中的最短路径算法详解

Python中的最短路径算法详解Python是一门高效的编程语言,其强大的算法库包含了许多经典的算法,比如最短路径算法。

最短路径算法是图论中的一个经典问题,它的目的是在图中寻找从一个指定顶点到另一个指定顶点的最短路径,即边权重之和最小的路径。

最短路径算法有很多种,其中比较常见的有Dijkstra算法、Bellman-Ford算法和Floyd算法。

接下来我将分别介绍这3种算法的原理和Python实现。

1. Dijkstra算法Dijkstra算法是最短路径算法中比较经典的一种,它采用贪心策略,通过每次选取当前离源点最近的节点来不断扩展路径,直至到达终点。

它的基本思路如下:步骤1:定义源点s到其它节点的距离数组dist[],每当找到一条从源点可以到达的路径,就比较这条路径的长度和已知的最短路径长度,如果路径更短,就替换当前的最短路径长度,并更新终点节点的前一个节点。

步骤2:标记源点s为已经访问过的节点,将该节点入队,并在队列中取出此时距离源点最近的节点v。

步骤3:对所有与节点v相邻的节点w,计算出新的距离dist[s][w],如果dist[s][w]小于已知的最短距离,就更新最短距离,并将节点w加入队列中。

步骤4:重复步骤2和步骤3,直到队列为空。

Dijkstra算法的时间复杂度为O(n^2),其中n为节点数,因此它适用于稠密图。

下面是Python中Dijkstra算法的代码实现:```pythonimport heapqdef dijkstra(graph, start):#初始距离和前驱节点dist = {start: 0}previous = {start: None}#所有未确定最短距离的节点放入堆中heap = [(0, start)]heapq.heapify(heap)while heap:(d, u) = heapq.heappop(heap)#如果已经处理过该节点,则直接跳过if u in dist and d > dist[u]:continuefor v, w in graph[u].items():#计算新的距离newdist = dist[u] + w#如果新距离比原距离更小,则更新距离和前驱节点if v not in dist or newdist < dist[v]:dist[v] = newdistprevious[v] = uheapq.heappush(heap, (newdist, v))return (dist, previous)#测试graph = {'A': {"B": 2, "D": 4},'B': {"C": 3, "D": 1},'C': {"D": 1, "E": 5},'D': {"E": 1},'E': {}}dist, prev = dijkstra(graph, 'A')print(dist) # {'A': 0, 'B': 2, 'D': 3, 'C': 5, 'E': 4}print(prev) # {'A': None, 'B': 'A', 'D': 'B', 'C': 'B', 'E': 'D'}```2. Bellman-Ford算法Bellman-Ford算法是一种适用于有向图的单源最短路径算法,它可以处理有负权边的情况,但是不能处理负环的情况。

c语言最短路径的迪杰斯特拉算法

c语言最短路径的迪杰斯特拉算法

c语言最短路径的迪杰斯特拉算法Dijkstra的算法是一种用于查找图中两个节点之间最短路径的算法。

这个算法可以应用于有向图和无向图,但是它假设所有的边都有正权值,并且不包含负权值的边。

以下是一个简单的C语言实现:c复制代码#include<stdio.h>#define INF 99999#define V 5 // 顶点的数量void printSolution(int dist[]);void dijkstra(int graph[V][V], int src);int main() {int graph[V][V] = { { 0, 4, 0, 0, 0 }, { 4, 0, 8, 11, 7 },{ 0, 8, 0, 10, 4 },{ 0, 11, 10, 0, 2 },{ 0, 7, 4, 2, 0 } };dijkstra(graph, 0);return0;}void dijkstra(int graph[V][V], int src) { int dist[V];int i, j;for (i = 0; i < V; i++) {dist[i] = INF;}dist[src] = 0;for (i = 0; i < V - 1; i++) {int u = -1;for (j = 0; j < V; j++) {if (dist[j] > INF) continue;if (u == -1 || dist[j] < dist[u]) u = j;}if (u == -1) return;for (j = 0; j < V; j++) {if (graph[u][j] && dist[u] != INF && dist[u] + graph[u][j] < dist[j]) {dist[j] = dist[u] + graph[u][j];}}}printSolution(dist);}void printSolution(int dist[]) {printf("Vertex Distance from Source\n"); for (int i = 0; i < V; i++) {printf("%d \t\t %d\n", i, dist[i]);}}这个代码实现了一个基本的Dijkstra算法。

图的最短路径算法的实现

图的最短路径算法的实现

数据结构课程设计报告图的最短路径算法的实现班级:计算机112班姓名:李志龙指导教师:郑剑成绩:_______________信息工程学院2013 年1 月11 日目录一、题目描述 -------------------------------------------------------------------- 11.1题目内容-------------------------------------------------------------------- 12.2题目要求-------------------------------------------------------------------- 1二、设计概要 -------------------------------------------------------------------- 22.1程序的主要功能----------------------------------------------------------- 2 2.2数据结构-------------------------------------------------------------------- 22.3算法分析-------------------------------------------------------------------- 2三、设计图示 -------------------------------------------------------------------- 4四、详细设计 -------------------------------------------------------------------- 5五、调试分析 -------------------------------------------------------------------- 8六、运行结果 -------------------------------------------------------------------- 9七、心得体会 ------------------------------------------------------------------- 11参考资料 ------------------------------------------------------------------------ 12一、题目描述1.1题目内容设计校园平面图,所含景点不少于8个。

最短路径 dijkstra算法的matlab代码实现

最短路径 dijkstra算法的matlab代码实现

最短路径dijkstra算法的matlab代码实现如何用Matlab实现Dijkstra算法求解最短路径问题?Dijkstra算法是一种用于计算图中的最短路径的经典算法。

该算法以一个起始节点为基础,通过不断更新节点到其他节点的最短距离,直到找到最短路径为止。

本文将一步一步地回答如何使用Matlab实现Dijkstra算法,以及如何在Matlab中构建图并求解最短路径。

第一步:构建图Dijkstra算法是基于图的算法,因此我们首先需要在Matlab中构建一个图。

图可以用邻接矩阵或邻接表等方式表示。

这里我们选择使用邻接矩阵来表示图。

在Matlab中,可以使用矩阵来表示邻接矩阵。

假设我们的图有n个节点,我们可以创建一个n×n的矩阵来表示图的邻接矩阵。

如果节点i和节点j 之间有一条边,则将邻接矩阵中的第i行第j列的元素设置为边的权重,如果没有边相连,则将元素设置为一个较大的值(例如无穷大)表示不可达。

现在,我们可以开始构建邻接矩阵。

这里以一个具体的例子来说明。

假设我们有一个包含6个节点的无向图,如下所示:0 1 2 3 4 5-0 0 4 3 0 0 01 4 0 1 4 0 02 3 1 0 2 1 03 04 2 0 3 24 0 0 1 3 0 25 0 0 0 2 2 0在Matlab中,可以将邻接矩阵表示为一个n×n的矩阵。

在这个例子中,我们可以这样定义邻接矩阵:G = [0 4 3 0 0 0;4 0 1 4 0 0;3 1 0 2 1 0;0 4 2 0 3 2;0 0 1 3 0 2;0 0 0 2 2 0];第二步:实现Dijkstra算法在Matlab中,我们可以使用一些循环和条件语句来实现Dijkstra算法。

下面是一个基本的Dijkstra算法的实现流程:1. 创建一个数组dist,用于存储从起始节点到其他节点的最短距离。

初始时,将起始节点到自身的距离设置为0,其他节点的距离设置为无穷大。

求最短路径的算法

求最短路径的算法

求最短路径的算法
最短路径算法是计算图中两个节点之间最短距离的算法。

在计算机科学中,最短路径算法是图论中最基本的算法之一。

最常见的应用是在路由算法中,用来寻找两个网络节点之间的最短路径。

最短路径算法有多种实现方式,其中最著名的算法是迪杰斯特拉算法和弗洛伊德算法。

迪杰斯特拉算法使用贪心策略,从起点开始对所有节点进行扫描,依次找到距离起点最近的节点,并更新与其相邻节点的距离。

弗洛伊德算法则是基于动态规划的思想,通过递推计算出所有节点之间的最短路径。

除了以上两种算法,还有贝尔曼-福德算法、A*算法等,它们各自适用于不同的场景。

例如,A*算法是一种启发式搜索算法,根据启发函数估计到目标节点的距离,从而更快地找到最短路径。

在实际应用中,最短路径算法被广泛使用。

例如,在地图导航中,我们需要找到最短路径来规划行程;在通信网络中,路由器需要计算出最短路径来转发数据包。

因此,掌握最短路径算法是计算机科学学习的基础,也是工程实践中必备的技能。

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dijkstra最短路径算法详解

dijkstra最短路径算法详解

dijkstra最短路径算法详解
Dijkstra最短路径算法是一种常用的图算法,用于求解带权图中的单源最短路径问题,即从一个固定的源节点到图中的其他节点的最
短路径。

以下是详细的算法步骤:
1. 初始化
一开始,将源节点的距离设为0,其余节点的距离设置为正无穷,在未访问的节点集合中把源节点压入堆中。

2. 确定最短路径
从堆中取出未访问节点集合中距离源节点最近的节点v,标记其
为已访问。

之后,对于v的邻居节点w,计算从源节点到v再到w的距离,如果经过v的路径比已经计算得到的路径短,则更新路径。

更新
后的距离先暂时放入堆中,如果后边有更短的路径,则更新。

3. 重复第2步
重复第2步,直到取出的节点为终点节点,或者堆为空。

4. 算法结束
算法结束后,各节点的距离就是从源节点到它们的最短距离。

Dijkstra算法的复杂度是O(NlogN),其中N是节点个数。

其优
势在于只需要算一次即可得到所有最短路径,但是要求所有边的权值
必须非负,否则会导致算法不准确。

总之,Dijkstra算法是一种简单有效的最短路径算法,其实现也比较直观。

在处理如飞机和火车等交通路径规划问题中有较好的应用。

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图的最短路径算法的实现C语言#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#define INF 32767#define MAXV 100#define BUFLEN 1024typedef struct{ char name[100];char info[1000];} VertexType;typedef struct{ VertexType vexs[10];int arcs[100][100];int vexnum,arcnum;} MGraph; //图结构char** getFile(char fileName[],char *array[],int &count){ FILE *file;char buf[BUFLEN];int len=0; //文件读取的长度file=fopen(fileName,"rt"); //打开graph.txt的信息if(file==NULL) //文件为空的处理办法{printf("Cannot open file strike any key exit!\n");exit(1);}while(fgets(buf,BUFLEN,file)){len=strlen(buf);array[count]=(char*)malloc(len+1);if(!array[count])break;strcpy(array[count++],buf);}fclose(file);return array;}void getInfo(int &vex,int &arc,char *array){char buf_ch[100];char *ch[100];char *tokenp;int str_count=0,str_len=0;tokenp=strtok(array," ");strcpy(buf_ch,tokenp);while(tokenp!=NULL){str_len=strlen(tokenp);ch[str_count]=(char*)malloc(str_len+1);strcpy(ch[str_count++],tokenp);tokenp=strtok(NULL," ");}for(int i=0;i<str_count;i++){if(i%2==1){ch[i][strlen(ch[i])-1]=0;sscanf(ch[i],"%d",&arc);}else{sscanf(ch[i],"%d",&vex);}}}MGraph setVertexTypeInfo(MGraph g,char *arrayVer[]){ int str_count=0;char buf_ch[100];char *ch[100];char *tokenp;for(int i=0;i<g.vexnum+1&&arrayVer[g.vexnum];i++){int str_len=0;tokenp=strtok(arrayVer[i]," ");strcpy(buf_ch,tokenp);while(tokenp!=NULL){str_len=strlen(tokenp);ch[str_count]=(char*)malloc(str_len+1);strcpy(ch[str_count++],tokenp);tokenp=strtok(NULL," ");}}for(int i1=2;i1<str_count;i1++){if(i1%2==1){ch[i1][strlen(ch[i1])-1]=0;strcpy(g.vexs[i1/2-1].info,ch[i1]);}else{strcpy(g.vexs[i1/2-1].name,ch[i1]);}}return g;}//设置无向图的基本信息MGraph setMGraphInfo(MGraph g,char *arrayMGraph[],int &count){ int str_count=0;char buf_ch[100];char *ch[100];char *tokenp;for(int i4=g.vexnum+1;i4<count;i4++){int str_len=0;tokenp=strtok(arrayMGraph[i4]," ");strcpy(buf_ch,tokenp);while(tokenp!=NULL){str_len=strlen(tokenp);ch[str_count]=(char*)malloc(str_len+1);strcpy(ch[str_count++],tokenp);tokenp=strtok(NULL," ");}}char *info[8];//需要匹配的字符串集合for(int i2=0;i2<g.vexnum;i2++){info[i2]=g.vexs[i2].name;}int G[50][50];//邻接矩阵初始化for(int i3=0;i3<g.vexnum;i3++)for(int j=0;j<g.vexnum;j++)G[i3][j]=INF;int temp[100]={0}; //存储距离信息int temp_count=0; //距离计数器int templeft[100]={0}; //起始地址的代号信息int templeft_count=0; //起始地址计数器int tempright[100]={0}; //终点地址的代号信息int tempright_count=0; //终点地址的计数器for(int k=0;k<str_count;k++){if(k%3==0){for(int m=0;m<g.vexnum;m++){if(strcmp(info[m],ch[k])==0){templeft[templeft_count++]=m;}}}else if(k%3==1){for(int m=0;m<g.vexnum;m++){if(strcmp(info[m],ch[k])==0){tempright[tempright_count++]=m;}}}else if(k%3==2){ch[k][strlen(ch[k])-1]=0;sscanf(ch[k],"%d",&temp[temp_count++]);}}for(int i5=0;i5<temp_count;i5++){G[templeft[i5]][tempright[i5]]=temp[i5];}for(int i6=0;i6<g.vexnum;i6++) //建立图的邻接矩阵for(int j=0;j<g.vexnum;j++){g.arcs[i6][j]=G[i6][j];}return g;}void DispMat(MGraph g){int i,j;for(i=0;i<g.vexnum;i++){for (j=0;j<g.vexnum;j++)if (g.arcs[i][j]==INF)printf(" %5s","∞");elseprintf(" %5d",g.arcs[i][j]);printf("\n");}}void ppath(MGraph g,int path[][MAXV],int i,int j){int k;k=path[i][j];if (k==-1) return;ppath(g,path,i,k);printf("%s->",g.vexs[k].name);ppath(g,path,k,j);}void DisPath(MGraph g,int A[][MAXV],int path[][MAXV],int i,int j) {if (A[i][j]==INF){if (i!=j)printf("从%s 到%s 没有路径\n",g.vexs[i].name,g.vexs[j].name);}else{printf("%s->",g.vexs[i].name);ppath(g,path,i,j);printf("%s",g.vexs[j].name);printf("\t路径长度为:%d\n",A[i][j]);}}void Floyd(MGraph g,int p,int q) //弗洛伊德算法{int A[MAXV][MAXV],path[MAXV][MAXV];int i,j,k,n=g.vexnum;for (i=0;i<n;i++)for (j=0;j<n;j++){A[i][j]=g.arcs[i][j];path[i][j]=-1;}for (k=0;k<n;k++){for (i=0;i<n;i++)for (j=0;j<n;j++){if (A[i][j]>(A[i][k]+A[k][j])){A[i][j]=A[i][k]+A[k][j];path[i][j]=k;}}}printf("最短路径为:\n");DisPath(g,A,path,p,q); //输出最短路径}int main(){int vex,arc;printf(" 欢迎来到江西理工大学\n");printf(" \n");MGraph g; //图的定义char *array[1]; //存储顶点和边数数据信息char *arrayVer[10]; //存储地点信息char *arrayMGraph[MAXV]; //存储关于图的信息int count=0;char fileName[]="D:\\数据结构\\shujujiegouyi\\graph.txt";getFile(fileName,array,count);//printf("%d\n",count);count=0;getInfo(vex,arc,array[0]);g.vexnum=vex;g.arcnum=arc;getFile(fileName,arrayVer,count);count=0;g=setVertexTypeInfo(g,arrayVer);getFile(fileName,arrayMGraph,count);g=setMGraphInfo(g,arrayMGraph,count);DispMat(g);printf(" 江西理工大学校园导向图\n\n");printf(" 功能选项:\n\n");printf(" 1.查看所有景点\n\n");printf(" 2.查询景点信息\n\n");printf(" 3.查询两个景点的最短路径\n\n");printf(" 4.退出校园导游\n\n");printf(" 返回到所有景点请输入9(功能3辅助)\n\n");int n=0,m=0,p=0,q=0,flag=0;int i7=0;while(n!=4){flag=scanf("%d",&n);while(flag!=1){ fflush(stdin);printf("对不起,您输入的有误,请重输入\n");flag=scanf("%d",&n);}switch(n){loop1: case 1:printf("校园的景点有:\n");for(i7=0;i7<g.vexnum;i7++){printf(" %d.%s\n",i7+1,g.vexs[i7].name);}printf("需要继续查询请选择功能选项,否则按4退出\n");break;loop2: case 2:printf("请选择您要查询的景点:(1-8)\n");flag=scanf("%d",&m);while(flag!=1){ fflush(stdin);printf("对不起,您输入的不是数字,请输入数字\n");flag=scanf("%d",&m);}if(m<9&&m>0){printf("%s的信息:%s\n",g.vexs[m-1].name,g.vexs[m-1].info);printf("需要继续查询请选择功能选项,否则按4退出\n");}else{printf("您输入的数字有误,请输入(1-8)\n");goto loop2;}break;case 3:printf("请输入您要查询第一个的景点:(1-8)\n");loop3: flag=scanf("%d",&p);while(flag!=1){ fflush(stdin);printf("对不起,您输入的不是数字,请输入数字\n");flag=scanf("%d",&p);}if(p==9){goto loop1;}if(p<9&&p>0){printf("请输入您要查询第二个的景点:(1-8)\n");}else{printf("您输入有误,请重新输入要查询的第一个景点(1-8)\n");goto loop3;}loop4: flag=scanf("%d",&q);while(flag!=1){ fflush(stdin);printf("对不起,您输入的数字有误,请输入数字(1-8)\n");flag=scanf("%d",&q);}if(q==9)goto loop1;if(q<9&&q>0){Floyd(g,p-1,q-1);printf("需要继续查询请选择功能选项,否则按4退出\n");}else{printf("您输入有误,请重新输入要查询的第二个景点(1-8)\n");goto loop4;}break;case 4: printf("欢迎再来\n"); break;default : printf("输入错误,请输入1-3的数字!\n");}}return 0;}。

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