图算法 Graph Dijkstra Prim

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图算法 Graph Dijkstra Prim

2023-06-11 13:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

Dijkstra's Algorithm(迪杰斯特拉算法)是一种图论算法,由荷兰计算机科学家Edsger W. Dijkstra于1956年提出。它用于解决单源最短路径问题,即在带权重的有向图中,找到从给定源节点到其他所有节点的最短路径。该算法适用于无负权重边的图。

Dijkstra's Algorithm的基本思想是贪心算法,它从源节点开始,每次选择与当前已知最短路径集合相邻的具有最小权重边的节点,并更新这些节点的最短路径长度。这个过程重复进行,直到找到从源节点到所有其他节点的最短路径。

Dijkstra's Algorithm的基本步骤如下:

创建一个集合S,用于存储已确定最短路径的节点。 创建一个距离数组dist,存储从源节点到其他各个节点的最短路径长度。初始化源节点的距离为0,其他节点的距离为无穷大(表示尚未找到路径)。 当集合S中未包含所有节点时: a. 从尚未处理的节点中选取距离最小的节点u(不在S中)。 b. 将节点u加入集合S。 c. 遍历u的所有邻接节点v。如果通过u到v的路径比当前已知的从源节点到v的路径更短,更新dist[v]。 当算法结束时,距离数组dist包含了从源节点到图中所有其他节点的最短路径长度。如果需要找到实际的路径,可以在算法过程中记录每个节点的前驱节点,并在最后通过回溯前驱节点来找到完整的路径。

Dijkstra's Algorithm在时间复杂度方面较高。使用优先队列来优化查找距离最小的节点时,算法的时间复杂度为O(|V|^2),其中|V|表示图中节点的数量。对于稀疏图,可以通过使用二叉堆、斐波那契堆等高级数据结构将时间复杂度降低到O(|V|log|V| + |E|),其中|E|表示图中边的数量。

struct Graph { let vertices: Int var adjacencyList: [[(Int, Int)]] init(vertices: Int) { self.vertices = vertices adjacencyList = Array(repeating: [], count: vertices) } mutating func addEdge(_ source: Int, _ destination: Int, _ weight: Int) { adjacencyList[source].append((destination, weight)) } } func dijkstra(graph: Graph, source: Int) -> [Int] { var distances = Array(repeating: Int.max, count: graph.vertices) distances[source] = 0 var visited = Array(repeating: false, count: graph.vertices) for _ in 0..


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