第二天
小灰的思路如下:
第一步,利用迪杰斯特拉算法的距离表,求出从顶点A出发,到其他各个顶点的最短距离:
第二步,继续使用迪杰斯特拉算法,求出从顶点B出发,到其他各个顶点的最短距离。
小编是一个有着6年工作经验的工程师,关于C++,编程,自己有做材料的整合,一个完整的C++编程学习路线,学习资料和工具,能够进我的群7253,-91790收取,免费送给大家,希望你也能凭着自己的努力,成为下一个优秀的程序员
第三步,从顶点C出发,到各个顶点的最短距离。
第四步,从顶点D出发......
.......
就像这样,一直遍历到顶点G。
这个思路的时间复杂度是多少呢?
假如图中有n个顶点,如果不考虑堆优化,一次迪杰斯特拉算法的时间复杂度是O(n^2)。所以,把每一个顶点都计算一遍,总的时间复杂度是O(n^3)。
————————————
举一个栗子:
上图的顶点A和顶点C没有直接相连的边,它们之间的直接距离是无穷大。
如果以B作为“中继顶点”,此时A到C的最短路径就是A-B-C,最短距离是3+2=5。
再举一个栗子:
上图的顶点A和顶点C直接相连,距离是6。但是存在一条“迂回”路径A-B-C,距离是3+2=5<6。
所以,经过中继顶点B,从A到C的最短距离可以是5。
下面我们来看一看Floyd算法的详细步骤。
1.要实现Floyd算法,首先需要构建带权图的邻接矩阵:
在邻接矩阵当中,每一个数字代表着从某个顶点到另一个顶点的直接距离,这个距离是没有涉及到任何中继顶点的。
2.此时假定只允许以顶点A作为中继顶点,那么各顶点之间的距离会变成什么样子呢?
B和C之间的距离原本是无穷大,此时以A为中继,距离缩短为AB距离+AC距离=
5+2=7。
更新对应矩阵元素(橙色区域代表顶点A到其他顶点的临时距离):
3.接下来以顶点A、B作为中继顶点,那么各顶点之间的距离会变成什么样子呢?
A和D之间的距离原本是无穷大,此时以B为中继,距离缩短为AB距离+BD距离=5+1=6。
A和E之间的距离原本是无穷大,此时以B为中继,距离缩短为AB距离+BE距离=5+6=11。
更新对应矩阵元素(橙色区域代表顶点B到其他顶点的临时距离):
4.接下来以顶点A、B、C作为中继顶点,那么各顶点之间的距离会变成什么样子呢?
A和F之间的距离原本是无穷大,此时以C为中继,距离缩短为AC距离+CF距离=2+8=10。
更新对应矩阵元素(橙色区域代表顶点C到其他顶点的临时距离):
.........
.........
以此类推,我们不断引入新的中继顶点,不断刷新矩阵中的临时距离。
最终,当所有顶点都可以作为中继顶点时,我们的距离矩阵更新如下:
此时,矩阵中每一个元素,都对应着某顶点到另一个顶点的最短距离。
为什么这么说呢?让我们回顾一下动态规划的两大要素:
问题的初始状态
问题的状态转移方程式
对于寻找图的所有顶点之间距离的问题,初始状态就是顶点之间的直接距离,也就是邻接矩阵。
而问题的状态转移方程式又是什么呢?
假设新引入的中继顶点是n,那么:
顶点i 到 顶点j 的新距离 = Min(顶点i 到 顶点j 的旧距离,顶点i 到 顶点n 的距离+顶点n 到 顶点j 的距离)
final
static
int
INF
=
Integer
.
MAX_VALUE
;
public
static
void
floyd
(
int
[][]
matrix
){
//循环更新矩阵的值
for
(
int
k
=
0
;
k
<
matrix
.
length
;
k
++){
for
(
int
i
=
0
;
i
<
matrix
.
length
;
i
++){
for
(
int
j
=
0
;
j
<
matrix
.
length
;
j
++){
if
(
matrix
[
i
][
k
]
==
INF
||
matrix
[
k
][
j
]
==
INF
)
{
continue
;
}
matrix
[
i
][
j
]
=
Math
.
min
(
matrix
[
i
][
j
],
matrix
[
i
][
k
]
+
matrix
[
k
][
j
]);
}
}
}
// 打印floyd最短路径的结果
System
.
out
.
printf
(
"最短路径矩阵:
"
);
for
(
int
i
=
0
;
i
<
matrix
.
length
;
i
++)
{
for
(
int
j
=
0
;
j
<
matrix
.
length
;
j
++)
System
.
out
.
printf
(
"%3d "
,
matrix
[
i
][
j
]);
System
.
out
.
printf
(
"
"
);
}
}
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
{
int
[][]
matrix
=
{
{
0
,
5
,
2
,
INF
,
INF
,
INF
,
INF
},
{
5
,
0
,
INF
,
1
,
6
,
INF
,
INF
},
{
2
,
INF
,
0
,
6
,
INF
,
8
,
INF
},
{
INF
,
1
,
6
,
0
,
1
,
2
,
INF
},
{
INF
,
6
,
INF
,
1
,
0
,
INF
,
7
},
{
INF
,
INF
,
8
,
2
,
INF
,
0
,
3
},
{
INF
,
INF
,
INF
,
INF
,
7
,
3
,
0
}
};
floyd
(
matrix
);
}