C++實(shí)現(xiàn)Dijkstra算法
更新時間:2020年05月27日 14:14:14 作者:閃電俠的博客
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C++實(shí)現(xiàn)Dijkstra算法完整代碼,文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下
本文實(shí)例為大家分享了C++實(shí)現(xiàn)Dijkstra算法的具體代碼,供大家參考,具體內(nèi)容如下
#include <iostream> #include <limits> using namespace std; struct Node { //定義表結(jié)點(diǎn) int adjvex; //該邊所指向的頂點(diǎn)的位置 int weight;// 邊的權(quán)值 Node *next; //下一條邊的指針 }; struct HeadNode{ // 定義頭結(jié)點(diǎn) int nodeName; // 頂點(diǎn)信息 int inDegree; // 入度 int d; //表示當(dāng)前情況下起始頂點(diǎn)至該頂點(diǎn)的最短路徑,初始化為無窮大 bool isKnown; //表示起始頂點(diǎn)至該頂點(diǎn)的最短路徑是否已知,true表示已知,false表示未知 int parent; //表示最短路徑的上一個頂點(diǎn) Node *link; //指向第一條依附該頂點(diǎn)的邊的指針 }; //G表示指向頭結(jié)點(diǎn)數(shù)組的第一個結(jié)點(diǎn)的指針 //nodeNum表示結(jié)點(diǎn)個數(shù) //arcNum表示邊的個數(shù) void createGraph(HeadNode *G, int nodeNum, int arcNum) { cout << "開始創(chuàng)建圖(" << nodeNum << ", " << arcNum << ")" << endl; //初始化頭結(jié)點(diǎn) for (int i = 0; i < nodeNum; i++) { G[i].nodeName = i+1; //位置0上面存儲的是結(jié)點(diǎn)v1,依次類推 G[i].inDegree = 0; //入度為0 G[i].link = NULL; } for (int j = 0; j < arcNum; j++) { int begin, end, weight; cout << "請依次輸入 起始邊 結(jié)束邊 權(quán)值: "; cin >> begin >> end >> weight; // 創(chuàng)建新的結(jié)點(diǎn)插入鏈接表 Node *node = new Node; node->adjvex = end - 1; node->weight = weight; ++G[end-1].inDegree; //入度加1 //插入鏈接表的第一個位置 node->next = G[begin-1].link; G[begin-1].link = node; } } void printGraph(HeadNode *G, int nodeNum) { for (int i = 0; i < nodeNum; i++) { cout << "結(jié)點(diǎn)v" << G[i].nodeName << "的入度為"; cout << G[i].inDegree << ", 以它為起始頂點(diǎn)的邊為: "; Node *node = G[i].link; while (node != NULL) { cout << "v" << G[node->adjvex].nodeName << "(權(quán):" << node->weight << ")" << " "; node = node->next; } cout << endl; } } //得到begin->end權(quán)重 int getWeight(HeadNode *G, int begin, int end) { Node *node = G[begin-1].link; while (node) { if (node->adjvex == end - 1) { return node->weight; } node = node->next; } } //從start開始,計(jì)算其到每一個頂點(diǎn)的最短路徑 void Dijkstra(HeadNode *G, int nodeNum, int start) { //初始化所有結(jié)點(diǎn) for (int i = 0; i < nodeNum; i++) { G[i].d = INT_MAX; //到每一個頂點(diǎn)的距離初始化為無窮大 G[i].isKnown = false; // 到每一個頂點(diǎn)的距離為未知數(shù) } G[start-1].d = 0; //到其本身的距離為0 G[start-1].parent = -1; //表示該結(jié)點(diǎn)是起始結(jié)點(diǎn) while(true) { //==== 如果所有的結(jié)點(diǎn)的最短距離都已知, 那么就跳出循環(huán) int k; bool ok = true; //表示是否全部ok for (k = 0; k < nodeNum; k++) { //只要有一個頂點(diǎn)的最短路徑未知,ok就設(shè)置為false if (!G[k].isKnown) { ok = false; break; } } if (ok) return; //========================================== //==== 搜索未知結(jié)點(diǎn)中d最小的,將其變?yōu)閗nown //==== 這里其實(shí)可以用最小堆來實(shí)現(xiàn) int i; int minIndex = -1; for (i = 0; i < nodeNum; i++) { if (!G[i].isKnown) { if (minIndex == -1) minIndex = i; else if (G[minIndex].d > G[i].d) minIndex = i; } } //=========================================== cout << "當(dāng)前選中的結(jié)點(diǎn)為: v" << (minIndex+1) << endl; G[minIndex].isKnown = true; //將其加入最短路徑已知的頂點(diǎn)集 // 將以minIndex為起始頂點(diǎn)的所有的d更新 Node *node = G[minIndex].link; while (node != NULL) { int begin = minIndex + 1; int end = node->adjvex + 1; int weight = getWeight(G, begin, end); if (G[minIndex].d + weight < G[end-1].d) { G[end-1].d = G[minIndex].d + weight; G[end-1].parent = minIndex; //記錄最短路徑的上一個結(jié)點(diǎn) } node = node->next; } } } //打印到end-1的最短路徑 void printPath(HeadNode *G, int end) { if (G[end-1].parent == -1) { cout << "v" << end; } else if (end != 0) { printPath(G, G[end-1].parent + 1); // 因?yàn)檫@里的parent表示的是下標(biāo),從0開始,所以要加1 cout << " -> v" << end; } } int main() { HeadNode *G; int nodeNum, arcNum; cout << "請輸入頂點(diǎn)個數(shù),邊長個數(shù): "; cin >> nodeNum >> arcNum; G = new HeadNode[nodeNum]; createGraph(G, nodeNum, arcNum); cout << "=============================" << endl; cout << "下面開始打印圖信息..." << endl; printGraph(G, nodeNum); cout << "=============================" << endl; cout << "下面開始運(yùn)行dijkstra算法..." << endl; Dijkstra(G, nodeNum, 1); cout << "=============================" << endl; cout << "打印從v1開始所有的最短路徑" << endl; for (int k = 2; k <= nodeNum; k++) { cout << "v1到v" << k << "的最短路徑為" << G[k-1].d << ": "; printPath(G, k); cout << endl; } }
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