c++ 最短路两种算法

  1 /************************************************************************/
  2 /*     尽量用简单快速好理解的方法完成图的最短路径                          */
  3 /************************************************************************/
  4 #include <stdio.h>
  5 #include <string.h>
  6 #include <malloc.h>
  7 
  8 #include <iostream>
  9 #include <sstream>
 10 #include <string>
 11 
 12 #include <set>
 13 #include <map>
 14 #include <vector>
 15 #include <queue>
 16 
 17 #include <algorithm>
 18 
 19 using namespace std;
 20 
 21 typedef size_t Index;
 22 
 23 // 使用整数比string快
 24 map<string, Index> g_mapNode;       // string -> index      
 25 map<Index, string> g_mapNodeIndex;  // index -> string     
 26 map<Index, set<Index> > g_mapLink;       // 邻接表
 27 
 28 inline bool IsNullString(const char* pcName)
 29 {
 30     return (NULL == pcName) && (‘\0‘ == pcName[0]);
 31 }
 32 
 33 inline bool IsNodeExist(const string& strName)
 34 {
 35     return g_mapNode.end() != g_mapNode.find(strName);
 36 }
 37 
 38 bool FindPath1(Index uSource, Index uTarget, vector<Index>& vecRlst)
 39 {
 40     map<Index, size_t> mapDistence;
 41     map<Index, Index>  mapPath;
 42 
 43     // inistalize
 44     map<Index, set<Index> >::iterator iterInit = g_mapLink.begin();
 45     for (; iterInit != g_mapLink.end(); ++iterInit)
 46     {
 47         if (iterInit->second.count(uTarget) != 0)
 48         {
 49             mapDistence[iterInit->first] = 1;
 50             mapPath[iterInit->first] = uTarget;
 51         }
 52     }
 53 
 54     // find
 55     size_t uNodeNum = g_mapNode.size();
 56     for (size_t i = 0; i < uNodeNum; ++i)
 57     {
 58         for (size_t j = 0; j < uNodeNum; ++j)
 59         {
 60             if (g_mapLink.count(i) != 0 && g_mapLink[i].count(j) != 0) // i - > j 是通的
 61             {
 62                 if (mapDistence.count(j) != 0  // j -> uTarget是通的
 63                     && (mapDistence.count(i) == 0  // i -> uTarget 不存在或者 比从 j走远
 64                         || (mapDistence[j] + 1 < mapDistence[i])))
 65                 {
 66                     mapDistence[i] = mapDistence[j] + 1; // 更新距离 
 67                     mapPath[i] = j;                      // 更新下一跳地址
 68                 }
 69             }
 70         }    
 71     }
 72 
 73     // 不可到达
 74     if (mapDistence.count(uSource) == 0)
 75     {
 76         return false;
 77     }
 78 
 79     while (uSource != uTarget)
 80     {
 81         vecRlst.push_back(uSource);
 82         uSource = mapPath[uSource];
 83     }
 84     vecRlst.push_back(uSource);
 85 
 86     return true;
 87 }
 88 
 89 bool FindPath2(Index uSource, Index uTarget, vector<Index>& vecRlst)
 90 {
 91     map<Index, Index>  mapLastJump;
 92     queue<Index> queNodeQue;
 93 
 94     bool bIsFind = false;
 95     queNodeQue.push(uSource);
 96     while (!queNodeQue.empty() && !bIsFind)
 97     {
 98         Index uIdx = queNodeQue.front();
 99         queNodeQue.pop(); 
100         if (g_mapLink.count(uIdx) == 0)
101         {
102             continue;
103         }
104 
105         set<Index>::iterator iter = g_mapLink[uIdx].begin();
106         for (; iter != g_mapLink[uIdx].end(); iter++)
107         {
108             if (mapLastJump.count(*iter) != 0)
109             {
110                 continue;
111             }
112 
113             mapLastJump[*iter] = uIdx;
114             if (*iter == uTarget)
115             {
116                 bIsFind = true;
117                 break;
118             }
119             queNodeQue.push(*iter);
120         }
121     }
122     
123     if (!bIsFind)
124     {
125         return false;
126     }
127 
128     while(uTarget != uSource)
129     {
130         vecRlst.push_back(uTarget);
131         uTarget = mapLastJump[uTarget];
132     }
133     vecRlst.push_back(uSource);
134 
135     reverse(vecRlst.begin(), vecRlst.end());
136 
137     return true;
138 }
139 
140 void cmdInitialize()
141 {
142     g_mapNode.clear();
143     g_mapLink.clear();
144 }
145 
146 bool cmdAddNode(const char *pcNode)
147 {
148     if (IsNullString(pcNode))
149     {
150         return false;
151     }
152     
153     string strName(pcNode);
154     if (IsNodeExist(strName))
155     {
156         return false;
157     }
158 
159     Index uIndex = g_mapNode.size();
160     g_mapNode[strName] = uIndex;
161     g_mapNodeIndex[uIndex] = strName;
162 
163     return true;
164 }
165 
166 bool cmdAddLink(const char *pcSource, const char *pcTarget)
167 {
168     if (IsNullString(pcSource) || IsNullString(pcTarget))
169     {
170         return false;
171     }
172 
173     string strSource(pcSource);
174     string strTarget(pcTarget);
175 
176     if (!IsNodeExist(strSource) || !IsNodeExist(strTarget) || strSource == strTarget)
177     {
178         return false;
179     }
180 
181     g_mapLink[g_mapNode[strSource]].insert(g_mapNode[strTarget]);
182     g_mapLink[g_mapNode[strTarget]].insert(g_mapNode[strSource]);
183 
184     return true;
185 }
186 
187 bool cmdFindPath(const char *pcSource, const char *pcTarget, char **ppcRlstPath)
188 {
189     if (NULL == ppcRlstPath)
190     {
191         return false;
192     }
193     *ppcRlstPath = NULL;
194 
195     string strSource(pcSource);
196     string strTarget(pcTarget);
197         
198     if (!IsNodeExist(strSource) || !IsNodeExist(strTarget) || strSource == strTarget)
199     {
200         return false; 
201     }
202 
203     vector<Index> vecPath;
204     //if(!FindPath1(g_mapNode[strSource], g_mapNode[strTarget], vecPath))
205     if(!FindPath2(g_mapNode[strSource], g_mapNode[strTarget], vecPath))
206     {
207         return false;
208     }
209 
210     string strOutPut;
211     stringstream ssOutPut("");
212     for (size_t u = 0; u < vecPath.size(); ++u)
213     {
214         ssOutPut << g_mapNodeIndex[vecPath[u]] << "->"; 
215     }
216     
217     strOutPut = ssOutPut.str();
218     strOutPut = strOutPut.substr(0, strOutPut.length() - 2);
219 
220     *ppcRlstPath = (char *)malloc(sizeof(char) * (strOutPut.length() + 1));
221     if (NULL == *ppcRlstPath)
222     {
223         return false;
224     }
225 
226     strcpy(*ppcRlstPath, strOutPut.c_str());
227 
228     return true;
229 }
230 
231 int main()
232 {
233     cmdInitialize();
234 
235     cmdAddNode("A");
236     cmdAddNode("B");
237     cmdAddNode("C");
238     cmdAddNode("D");
239 
240     cmdAddLink("A", "B");
241     cmdAddLink("B", "C");
242     cmdAddLink("C", "D");
243     cmdAddLink("B", "D");
244 
245     char *pcPath = NULL;
246     if (cmdFindPath("A", "D", &pcPath))
247     {
248         printf("%s\n", pcPath);
249         free(pcPath);
250         pcPath = NULL;
251     }
252     
253     return 0;