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1、算法介绍
(1) 和 Dijkstra 算法一样,弗洛伊德(Floyd)算法也是一种用于寻找给定的加权图中顶点间最短路径的算法。该算法名称以创始人之一、1978 年图灵奖获得者、斯坦福大学计算机科学系教授罗伯特·弗洛伊德命名
(2) 弗洛伊德算法(Floyd)计算图中各个顶点之间的最短路径
(3) 迪杰斯特拉算法用于计算图中某一个顶点到其他顶点的最短路径。
(4) 弗洛伊德算法 VS 迪杰斯特拉算法:迪杰斯特拉算法通过选定的被访问顶点,求出从出发访问顶点到其他顶点的最短路径;弗洛伊德算法中每一个顶点都是出发访问点,所以需要将每一个顶点看做被访问顶点,求出从每一个顶点到其他顶点的最短路径。
2、图解分析
(1) 设置顶点 vi 到顶点 vk 的最短路径已知为 Lik,顶点 vk 到 vj 的最短路径已知为 Lkj,顶点 vi 到 vj 的路径为 Lij, 则 vi 到 vj 的最短路径为:min((Lik+Lkj),Lij),vk 的取值为图中所有顶点,则可获得 vi 到 vj 的最短路径
(2) 至于 vi 到 vk 的最短路径 Lik 或者 vk 到 vj 的最短路径 Lkj,是以同样的方式获得
(3) 弗洛伊德(Floyd)算法图解分析-举例说明
示例:求最短路径为例说明
第一轮循环中,以 A(下标为:0)作为中间顶点【即把 A 作为中间顶点的所有情况都进行遍历, 就会得到更新距离表 和 前驱关系】,距离表和前驱关系更新为:
分析如下:
(1) 以 A 顶点作为中间顶点是,B->A->C 的距离由 N->9,同理 C 到 B;C->A->G 的距离由 N->12,同理 G 到 C
(2) 更换中间顶点,循环执行操作,直到所有顶点都作为中间顶点更新后,计算结束
3、最佳应用
package Algorithm.Floyd;
import java.util.Arrays;
/**
* Floyd算法
*/
//定义图
class Graph {
private char[] vertex;//顶点数组
private int[][] dis;//从各顶点出发到其他顶点的距离
private int[][] pre;//保存到达目标顶点的前驱结点
public Graph(int len, int[][] matrix, char[] vertex) {
this.vertex = vertex;
this.dis = matrix;
this.pre = new int[len][len];
//初始化,存放前驱结点的下标
for (int i = 0; i < len; i++) {
Arrays.fill(pre[i],i);
}
}
public void show(){
char[] vertex = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G' };
for (int i = 0; i < dis.length; i++) {
//输出pre
for (int j = 0; j < dis.length; j++) {
System.out.print(vertex[pre[i][j]] + " ");
}
System.out.println();
//输出dis
for (int j = 0; j < dis.length; j++) {
System.out.print("(" + vertex[i] + "到" + vertex[j] + "的最短路径是" + dis[i][j] + ")");
}
System.out.println();
}
}
public void floyd(){
int len = 0;
for (int mid = 0; mid < dis.length; mid++) {//遍历中间结点
for (int start = 0; start < dis.length; start++) {//遍历开始结点
for (int end = 0; end < dis.length; end++) {//遍历结束结点
len = dis[start][mid] + dis[mid][end];
if (len < dis[start][end]){
dis[start][end] = len;
pre[start][end] = pre[mid][end];//更新前驱结点
}
}
}
}
}
}
public class Floyd {
private static final int INF = 65535;
public static void main(String[] args) {
char[] vertex = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G' };
int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
matrix[0] = new int[] { 0, 5, 7, INF, INF, INF, 2 };
matrix[1] = new int[] { 5, 0, INF, 9, INF, INF, 3 };
matrix[2] = new int[] { 7, INF, 0, INF, 8, INF, INF };
matrix[3] = new int[] { INF, 9, INF, 0, INF, 4, INF };
matrix[4] = new int[] { INF, INF, 8, INF, 0, 5, 4 };
matrix[5] = new int[] { INF, INF, INF, 4, 5, 0, 6 };
matrix[6] = new int[] { 2, 3, INF, INF, 4, 6, 0 };
Graph graph = new Graph(vertex.length,matrix,vertex);
graph.floyd();
graph.show();
}
}