Dijkstra算法模板

DIjkstra1(对于稠密图)

对于稠密图我们一般采用临界矩阵来存图,以下是代码模板,时间复杂度 O ( n 2 + m ) O(n^2+m) O(n2+m)

//适用于稠密图,时间复杂度O(n^2+m),边n^2,点n,m次操作
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>

using namespace std;

const int N = 510;
int g[N][N];//存图中点的距离
int dist[N];//存到起点的距离
bool st[N];//记录当前点的最短路是否找到
int n, m;//n是点数,m是边数

int dijkstra()
{
    memset(dist, 0x3f, sizeof dist);
    dist[1] = 0;
    
    for(int i = 1; i <= n; i++)
    {
        int t = -1;
        for(int j = 1; j <= n; j++)
        {
            if(!st[j] && (t == -1 || dist[t] > dist[j]))
                t = j;
        }
        
        st[t] = true;
        
        for(int j = 1; j <= n; j++)
        {
            dist[j] = min(dist[t] + g[t][j], dist[j]);
        }
    }
    
    if(dist[n] == 0x3f3f3f3f) return -1;
    //注意memset每次是对一个字节进行操作,前面初始化的最大值就是4个0x3f即0x3f3f3f3f故而这边比较的时候也要和之前设置的无穷大一样
    else return dist[n];
}

int main()
{
    scanf("%d%d", &n, &m);
    memset(g, 0x3f, sizeof g);
    
    while(m--)
    {
        int a, b, c;
        scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
        g[a][b] = min(g[a][b], c);//对重边的处理,取最小
    }
    
    int t = dijkstra();
    
    printf("%d", t);
    
    return 0;
}

Dijkstra2(对于稀疏图)

对于稀疏图我们的存图方式是用邻接矩阵来存储我们的图,我这是用数组的形式(链式前向星)来存储,并用堆来维护,时间复杂度 O ( m l o g n ) O(mlogn) O(mlogn)

//使用于稀疏图,边与点的比值较小时(如1:1)
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<queue>

using namespace std;

typedef pair<int, int> PII;
const int N = 150010;
int e[N], ne[N], w[N], h[N], idx;
//邻接表e[N]是指向的值,ne[N]是该点指向下一个值的位置,w[N]是权重,h[N]是队头,idx是索引
int dist[N];
bool st[N];
int n, m;

void add(int a, int b, int c)
{
    e[idx] = b, ne[idx] = h[a], w[idx] = c, h[a] = idx++;
}
int dijkstra()
{
    memset(dist, 0x3f, sizeof dist);
    dist[1] = 0;
    
    priority_queue<PII, vector<PII>, greater<PII>> heap;
    heap.push({0, 1});
    
    while(heap.size())
    {
        auto t = heap.top();
        heap.pop();
        int ver = t.second, distance = t.first;
        
        if(st[ver]) continue;
        
        st[ver] = true;
        
        for(int i = h[ver]; i != -1; i = ne[i])
        {
            int j = e[i];
            if(dist[j] > distance + w[i])
            {
                dist[j] = distance + w[i];
                heap.push({dist[j], j});
            }
        }
    }
    
     if(dist[n] == 0x3f3f3f3f) return -1;
        else return dist[n];
}

int main()
{
    scanf("%d%d", &n, &m);
    
    memset(h, -1, sizeof h);
    
    while(m--)
    {
        int a, b, c;
        scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
        add(a, b, c);
    }    
    
    int t = dijkstra();
    
    printf("%d", t);
    return 0;
}
### Dijkstra算法模板代码及其实现 以下是基于C++的Dijkstra算法模板代码,适用于求解加权有向图上的单源最短路径问题。此实现假设输入图为邻接矩阵形式。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <limits.h> using namespace std; void dijkstra(vector<vector<int>> graph, int src) { int V = graph.size(); // 图中的顶点数量 vector<int> dist(V, INT_MAX); // 存储从源点到各点的距离 vector<bool> sptSet(V, false); // 记录哪些点已经加入到集合 S 中 dist[src] = 0; // 源点距离初始化为 0 for (int count = 0; count < V - 1; ++count) { // 进行 V-1 轮迭代 int u = -1; // 找到当前未处理且具有最小距离的顶点 for (int i = 0; i < V; ++i) { if (!sptSet[i] && (u == -1 || dist[i] < dist[u])) { u = i; } } sptSet[u] = true; // 将该顶点标记为已处理 // 更新与该顶点相邻的所有顶点的距离 for (int v = 0; v < V; ++v) { if (!sptSet[v] && graph[u][v] != 0 && dist[u] != INT_MAX && dist[u] + graph[u][v] < dist[v]) { dist[v] = dist[u] + graph[u][v]; } } } // 输出最终的结果 cout << "Vertex \t Distance from Source" << endl; for (int i = 0; i < V; ++i) { cout << i << "\t\t" << dist[i] << endl; } } int main() { // 示例图的数据结构定义 vector<vector<int>> graph = { {0, 7, 9, 0, 0, 14}, {7, 0, 10, 15, 0, 0}, {9, 10, 0, 11, 0, 2}, {0, 15, 11, 0, 6, 0}, {0, 0, 0, 6, 0, 9}, {14, 0, 2, 0, 9, 0} }; int source = 0; // 假设从顶点 0 开始 dijkstra(graph, source); return 0; } ``` 上述代码展示了如何利用Dijkstra算法计算从指定源点出发到达其他所有点的最短路径[^1]。 在此基础上,可以进一步优化性能,例如采用优先队列来加速选取最小距离的过程[^2]。 #### 关键说明 1. **时间复杂度**: 如果使用朴素数组实现,则时间为 \(O(V^2)\),其中 \(V\) 是顶点的数量;如果改用堆优化版本,则可降至 \(O((E+V) \log V)\)[^3]。 2. **适用条件**: 此算法仅能用于非负权重边的情况。若有负权重边存在,则需考虑Bellman-Ford或其他替代方法。 ---
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