C++實現Dijkstra演算法
阿新 • • 發佈:2020-05-29
本文例項為大家分享了C++實現Dijkstra演算法的具體程式碼,供大家參考,具體內容如下
#include <iostream> #include <limits> using namespace std; struct Node { //定義表結點 int adjvex; //該邊所指向的頂點的位置 int weight;// 邊的權值 Node *next; //下一條邊的指標 }; struct HeadNode{ // 定義頭結點 int nodeName; // 頂點資訊 int inDegree; // 入度 int d; //表示當前情況下起始頂點至該頂點的最短路徑,初始化為無窮大 bool isKnown; //表示起始頂點至該頂點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 Node *link; //指向第一條依附該頂點的邊的指標 }; //G表示指向頭結點陣列的第一個結點的指標 //nodeNum表示結點個數 //arcNum表示邊的個數 void createGraph(HeadNode *G,int nodeNum,int arcNum) { cout << "開始建立圖(" << nodeNum << "," << arcNum << ")" << endl; //初始化頭結點 for (int i = 0; i < nodeNum; i++) { G[i].nodeName = i+1; //位置0上面儲存的是結點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 結束邊 權值: "; cin >> begin >> end >> weight; // 建立新的結點插入連結表 Node *node = new Node; node->adjvex = end - 1; node->weight = weight; ++G[end-1].inDegree; //入度加1 //插入連結表的第一個位置 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 << "結點v" << G[i].nodeName << "的入度為"; cout << G[i].inDegree << ",以它為起始頂點的邊為: "; Node *node = G[i].link; while (node != NULL) { cout << "v" << G[node->adjvex].nodeName << "(權:" << node->weight << ")" << " "; node = node->next; } cout << endl; } } //得到begin->end權重 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,計算其到每一個頂點的最短路徑 void Dijkstra(HeadNode *G,int start) { //初始化所有結點 for (int i = 0; i < nodeNum; i++) { G[i].d = INT_MAX; //到每一個頂點的距離初始化為無窮大 G[i].isKnown = false; // 到每一個頂點的距離為未知數 } G[start-1].d = 0; //到其本身的距離為0 G[start-1].parent = -1; //表示該結點是起始結點 while(true) { //==== 如果所有的結點的最短距離都已知,那麼就跳出迴圈 int k; bool ok = true; //表示是否全部ok for (k = 0; k < nodeNum; k++) { //只要有一個頂點的最短路徑未知,ok就設定為false if (!G[k].isKnown) { ok = false; break; } } if (ok) return; //========================================== //==== 搜尋未知結點中d最小的,將其變為known //==== 這裡其實可以用最小堆來實現 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 << "當前選中的結點為: v" << (minIndex+1) << endl; G[minIndex].isKnown = true; //將其加入最短路徑已知的頂點集 // 將以minIndex為起始頂點的所有的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點 } node = node->next; } } } //列印到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); // 因為這裡的parent表示的是下標,從0開始,所以要加1 cout << " -> v" << end; } } int main() { HeadNode *G; int nodeNum,arcNum; cout << "請輸入頂點個數,邊長個數: "; cin >> nodeNum >> arcNum; G = new HeadNode[nodeNum]; createGraph(G,nodeNum,arcNum); cout << "=============================" << endl; cout << "下面開始列印圖資訊..." << endl; printGraph(G,nodeNum); cout << "=============================" << endl; cout << "下面開始執行dijkstra演算法..." << endl; Dijkstra(G,1); cout << "=============================" << endl; cout << "列印從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; } }
以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支援我們。