程序员利用弗洛伊德算法代码算出两点之间最短距离

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

);

}