java实现Dikstra迪杰斯特拉算法关于单源顶点最短路径问题的求解

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Dijkstra算法是按照路径长度递增的方法计算某一点到其余各顶点的最短路径。其算法的基本思想是：把图中所有顶点分成两组，第一组包括已确定最短路径的顶点(初始只包括源点v0)，第二组包括尚未确定最短路径的顶点，然后按最段路径长度递增的次序逐个把第二组的顶点加到第一组中去，直至从v0可以到大的所有顶点都包括到第一组中。在这个过程中，总保持v0到第一组各顶点的最短路径都不大于从v0到第二组的任何顶点的最短路径长度。另外，每一顶点都对应一个距离值，第一组的顶点对应的距离值就是从v0到此顶点的只包括第一组的顶点为中间顶点的最短距离。

这里使用以下图进行说明:

该图的邻接矩阵如下所示:

代码:

package 单源顶点最短路径Dijkstra;
/**
 * @author 刘雁冰
 * @Date 2015-03-04 15:57
 */
/*
 * 单源顶点最短路径问题求解:
 * 最短路径问题:给定带权有向图G和源点v0，求从v0到图中其他各顶点的最短距离.
 * Dijkstra算法：按路径长度递增的方法计算某一点到其余各点的最短距离。
 */
public class Dijkstra {
 
 /*
  * max:给出的极大值，表示顶点之间无法到达
  * dist[]:存储最短路径长度的数组
  * prve[]:存储当前顶点的前驱顶点
  * a[][]:给定测试的邻接矩阵表
  */
 private static int max=Integer.MAX_VALUE;
 private static int dist[]=new int[6];
 private static int prve[]=new int[6];
 private static int a[][]={
    {0,max,10,max,30,100}, 
             {max,0,5,max,max,max},
             {max,max,0,50,max,max},
             {max,max,max,0,max,10},
             {max,max,max,20,0,60},
             {max,max,max,max,max,0}
 };
 
 //dijkstra算法
 public void dijkstra(int v,int [][]a,int dist[],int prve[]){
  int n=dist.length-1;
  //s[]:存储已经找到最短路径的顶点，false为未求得
  boolean[]s=new boolean[n+1];
  
  for(int i=1;i<=n;i++){
   //初始化dist[]数组
   dist[i]=a[v][i];
   s[i]=false; 
   /*
    * prve[]数组存储源点到顶点vi之间的最短路径上该顶点的前驱顶点,
    * 若从源点到顶点vi之间无法到达，则前驱顶点为-1
    */
   if(dist[i]<Integer.MAX_VALUE)   
    prve[i]=v;
   else 
    prve[i]=-1;
  }
  
  dist[v]=0;   //初始化v0源点属于s集
  s[v]=true;   //表示v0源点已经求得最短路径
  for(int i=1;i<=n;i++){
   int temp=Integer.MAX_VALUE; //temp暂存v0源点到vi顶点的最短路径
   int u=v;
   for(int j=1;j<=n;j++){
    if((!s[j])&&dist[j]<temp){  //顶点vi不属于s集当前顶点不属于s集(未求得最短路径)并且距离v0更近
     u=j;           //更新当前源点,当前vi作为下一个路径的源点
     temp=dist[j];       //更新当前最短路径
    }
   }
   s[u]=true;          //顶点vi进s集
   //更新当前最短路径以及路径长度
   for(int j=0;j<=n;j++){     
    if((!s[j])&&a[u][j]<Integer.MAX_VALUE){   //当前顶点不属于s集(未求得最短路径)并且当前顶点有前驱顶点
     int newDist=dist[u]+a[u][j];        //累加更新最短路径
     if(newDist<dist[j]){
      dist[j]=newDist;             //更新后的最短路径
      prve[j]=u;               //当前顶点加入前驱顶点集
     }
    }
   }
  }
 }
 
 //结果输出方法
 /*
  * m:源点
  * []p:更新结果后的前驱顶点集
  * []d:更新结果后的最短路径集
  */
 public void outPath(int m,int []p,int []d){
  for(int i=0;i<dist.length;i++){
   //当前顶点已求得最短路径并且当前顶点不等于源点
   if(d[i]<Integer.MAX_VALUE&&i!=m){
    System.out.print("v"+i+"<--");
    int next=p[i];    //设置当前顶点的前驱顶点
    while(next!=m){  //若前驱顶点不为一个，循环求得剩余前驱顶点
     System.out.print("v"+next+"<--");
     next=p[next];
    }
    System.out.println("v"+m+":"+d[i]);
   }
   //当前顶点未求得最短路径的处理方法
   else
    if(i!=m)
     System.out.println("v"+i+"<--"+"v"+m+":no path");
  }
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  Dijkstra D=new Dijkstra();
  D.dijkstra(0, a, dist, prve);
  D.outPath(0, prve, dist);
 }
}

结果如下:

java实现Dikstra迪杰斯特拉算法关于单源顶点最短路径问题的求解

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