bellman-ford 模板
http://blog.csdn.net/niushuai666/article/details/6791765
Dijkstra演算法是處理單源最短路徑的有效演算法,但它侷限於邊的權值非負的情況,若圖中出現權值為負的邊,Dijkstra演算法就會失效,求出的最短路徑就可能是錯的。
這時候,就需要使用其他的演算法來求解最短路徑,Bellman-Ford演算法就是其中最常用的一個。該演算法由美國數學家理查德•貝爾曼(Richard Bellman, 動態規劃的提出者)和小萊斯特•福特(Lester Ford)發明。
適用條件&範圍:
單源最短路徑(從源點s到其它所有頂點v);
有向圖&
邊權可正可負(如有負權迴路輸出錯誤提示);
差分約束系統;
Bellman-Ford演算法的流程如下:
給定圖G(V, E)(其中V、E分別為圖G的頂點集與邊集),源點s,陣列Distant[i]記錄從源點s到頂點i的路徑長度,初始化陣列Distant[n]為, Distant[s]為0;
以下操作迴圈執行至多n-1次,n為頂點數:
對於每一條邊e(u, v),如果Distant[u] + w(u, v) < Distant[v],則另Distant[v] = Distant[u]+w(u, v)。w(u, v)
若上述操作沒有對Distant進行更新,說明最短路徑已經查詢完畢,或者部分點不可達,跳出迴圈。否則執行下次迴圈;
為了檢測圖中是否存在負環路,即權值之和小於0的環路。對於每一條邊e(u, v),如果存在Distant[u] + w(u, v) < Distant[v]的邊,則圖中存在負環路,即是說改圖無法求出單源最短路徑。否則陣列Distant[n]中記錄的就是源點s到各頂點的最短路徑長度。
可知,Bellman-Ford演算法尋找單源最短路徑的時間複雜度為O(V*E).
Bellman-Ford演算法可以大致分為三個部分
第一,初始化所有點。每一個點儲存一個值,表示從原點到達這個點的距離,將原點的值設為0
第二,進行迴圈,迴圈下標為從1到n-1(n等於圖中點的個數)。在迴圈內部,遍歷所有的邊,進行鬆弛計算。
第三,遍歷途中所有的邊(edge(u,v)),判斷是否存在這樣情況:
d(v) > d (u) + w(u,v)
則返回false,表示途中存在從源點可達的權為負的迴路。
之所以需要第三部分的原因,是因為,如果存在從源點可達的權為負的迴路。則 應為無法收斂而導致不能求出最短路徑。
測試程式碼如下:(下面為有向圖的Bellman-Ford演算法。。。。。)
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
#define MAX 0x3f3f3f3f
#define N 1010
int nodenum, edgenum, original; //點,邊,起點
typedef struct Edge //邊
{
int u, v;
int cost;
}Edge;
Edge edge[N];
int dis[N], pre[N];
bool Bellman_Ford()
{
for(int i = 1; i <= nodenum; ++i) //初始化
dis[i] = (i == original ? 0 : MAX);
for(int i = 1; i <= nodenum - 1; ++i)
for(int j = 1; j <= edgenum; ++j)
if(dis[edge[j].v] > dis[edge[j].u] + edge[j].cost) //鬆弛(順序一定不能反~)
{
dis[edge[j].v] = dis[edge[j].u] + edge[j].cost;
pre[edge[j].v] = edge[j].u;
}
bool flag = 1; //判斷是否含有負權迴路
for(int i = 1; i <= edgenum; ++i)
if(dis[edge[i].v] > dis[edge[i].u] + edge[i].cost)
{
flag = 0;
break;
}
return flag;
}
void print_path(int root) //列印最短路的路徑(反向)
{
while(root != pre[root]) //前驅
{
printf("%d-->", root);
root = pre[root];
}
if(root == pre[root])
printf("%d\n", root);
}
int main()
{
scanf("%d%d%d", &nodenum, &edgenum, &original);
pre[original] = original;
for(int i = 1; i <= edgenum; ++i)
{
scanf("%d%d%d", &edge[i].u, &edge[i].v, &edge[i].cost);
}
if(Bellman_Ford())
for(int i = 1; i <= nodenum; ++i) //每個點最短路
{
printf("%d\n", dis[i]);
printf("Path:");
print_path(i);
}
else
printf("have negative circle\n");
return 0;
}
測試資料:
4 6 1
1 2 20
1 3 5
4 1 -200
2 4 4
4 2 4
3 4 2
和:
4 6 1
1 2 2
1 3 5
4 1 10
2 4 4
4 2 4
3 4 2