网络原理实验报告(DIJKSTRA)

public static String[] closestpath(String[] route,String[] p,int star){ //计算各条最短路径并且保存于字符串数组中 int num=route.length; int sorce=star; String[] vname=route; String[] path=new String[num]; for(int i=0;i<num;i++) path[i]=vname[i]+" "; String p1="AB"; for(int i=0;i<num;i++){ if(i!=sorce){ p1=p[i]; path[i]+=p1+" "; while( p1!=null&&(!p1.equals(vname[sorce])) ){ //采用逆推思维，从后向前依次表示 //获取节点数 //获取源节点 //获取顶点集 //路径
10 update D(v) for all v adjacent to w and not in N: 11 D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) ) 12 /* new cost to v is either old cost to v or known 13 shortest path cost to w plus cost from w to v */ 14 until all nodes in N
//设置自己到自己的距离为0 for(int i=0;i<route.length-1;i++){ System.out.print("【随机】路由"+route[i]+"到其他路由的距离 依次为： "); for(int j=i+1;j<route.length;j++){ int ran=new Random().nextInt(150); if(ran>100){ //设定随机值
7. 类概览与描述
（1） Grap 类： 自定义的 “图” 类， 用于模拟各个路由器 （节 点）和各条链路（边） ，主要功能函数如下：
Public
Grap(String[]v)——自定义的构造函数，主要
功能有： A． 接收随机定义好的（名字和数量都是由系统随 机指定的）顶点集 B． 对顶点集经行初始化并且初始化任意两个定点 间的距离值（如果不可直达则为无穷大） ，这里 的距离值（即权值）是由系统随机数指定的 C． 依次显示路由器数量、名称、各路由器到其他 路由器的距离值 D． 统计非无穷大边（有限权值边）的数量并显示 （2） Dijkstra 类：主函数类，实现核心功能，主要功能函 数有： A． Public static int min(int[] a)——最小值函数， 获取 一个指定的整型数组中最小值对应的数组下标 B． Public static String[] closestpath(String[] route,String[] p,int star)——路径计算函数，该函 数是建立在已经计算得到最小距离之上的，用 字符串数组依次保存源节点到各目标节点的最 短路径上的路由器名称 C． Public static void dijkstra(Grap g,String star)—— Dijkstra 算法中求找最小距离的功能函数，运行 结果依次显示源节点到各目标节点的最小距离
//逆推至源节点表示最短路径完全确定了 for(int t=0;t<num;t++){ if(vname[t].equals(p1)) p1=p[t]; } path[i]+=p1+" "; } }
} String[][] path01=new String[num][]; //以下部分均是路径显示格式的调整与转换 String[] truepath=new String[num]; for(int i=0;i<num;i++) truepath[i]=""; for(int i=0;i<num;i++) path01[i]=path[i].split(" "); for(int i=0;i<num;i++) path01[i][path01[i].length-1]=route[sorce]; for(int i=0;i<num;i++){ for(int j=path01[i].length-1;j>=0;j--){ if(path01[i][j]!=null) truepath[i]+=path01[i][j]+" "; } } for(int i=0;i<num;i++){ truepath[i]=truepath[i].replaceAll(" ", "→"); truepath[i]=truepath[i].substring(0,truepath[i].length()-1); } return truepath; } public static void dijkstra(Grap g,String star){
distance=new int[route.length][route.length]; //用二维数组保存任意两条边的距离 System.out.print("【随机】设置了"+v.length+"个路由器 "); //统计路由器总数 System.out.print("路由名分别为： "); for(int i=0;i<v.length;i++) {System.out.print(v[i]);System.out.print(" ");//依次显示路径名称 System.out.println(); for(int i=0;i<route.length;i++) distance[i][i]=0;
4. 实验步骤
（1） 选择合适的编程语言编程实现基于 Dijkstra 算法的路 由软件。 （2） 输入不同的网络拓扑和链路代价测试和验证自己的 路由件。
5. 实验环境
（1） （2） （3） 实验语言：JAVA 实验平台：Eclipse 引用库函数：随机（Random）库
6. 算法思想理解与描述
在编写代码时， 我曾遇到过两个问题也是最容易碰到的难题， 这里我介绍一下自己的解决方法：
和对应的最短路径 D． Public static void main(String[] args)——主函数， 用于程序的初始化（比如随机顶点集的初始化） 和程序算法的执行（调用各功能函数）
8. 代码展示与描述
（一） Grap 类
import java.util.Random; public class Grap { String[] route; int[][] distance; int count=0; public Grap(String[]v){ route=v; //获取顶点集
我选择使用 JAVA 里的随机类 Random，一方面是方便省 心省力另一方面“All Random”（全随机）更能帮你检查 算法正确性以及更加符合实际 2. 选 D()最小值： 自己写一个求数组最小值的 min()函数 就可以了， 每次求 D()最小值是要排除已经选过的节点的， 怎么实现呢？——可以把选过的节点的 D()值用另一个数 组的元素暂存起来，然后自己被赋成∞，这样 min{D(Vi)} 就不会出现重复了 3. D()值更新——其实也就是算法最精华的部分， 采用 判断语句就可以了： 数学表达：D(B) = min{ D(B), distance(C,B)+D(C) } 代码表达：D[i]=D[i]<dis[k][i]+D[k]?D[i]:dis[k][i]+D[k] 或者 if+else 语句也行 4. 最佳路径的查找——也就是迭代 我们可以使用 while 语句进行， 终止条件就是迭代得 到的节点是源节点就可以了，例如目标节点是 D，源节点 是 A 那么由 p(D)得到了 C，再由 p(C)得到 B，再有 p(B)得 到 A，迭代终止——我们可以以此得到 DCBA，颠倒顺序 就可以得到最短路径 ABCD 了！
我们编程最容易遇到的问题莫过于此： 一个算法用数学语言 或者人类自然语言比较容易描述和理解，但是代码（机器语言） 却很难把简单的一段话实现， 但是如果按照前面讲过的几个要点 依次来编写就是很容易的，这里就谈谈关键的几个步骤吧： 1. “图”的绘制——想必大家都是手工输入节点和任意 两条边间的距离吧？不说太夸张的， 如果我有 15 个节点， 有 50 条边，估计手指按键盘都得按疼（100 个节点，300 条边更不说了） 这里，我听取了学长的建议，无论是节点的名称、 节点的个数、源节点的选取还是边的权值都用系统随机 数设置（这里比如还可以设随到-1 的话表示无穷大）— —这就是全自动化的好处，再也不用担心手疼了！因此，
//设置一定的概率出现“无穷大”
distance[i][j]=10000; System.out.print(" ∞");
distance[j][i]=distance[i][j]; } else{ distance[i][j]=ran; System.out.print(" ");
System.out.print(ran); //依次显示每个顶点到其他顶点的距离 distance[j][i]=ran; count++; } } System.out.println(); }