Python实现最短路径——Dijkstra算法

本文介绍了如何用Python实现Dijkstra算法,该算法用于找到单源最短路径,适用于路由算法和交通规划等领域。文章包含算法的基本思路、核心代码及完整实现,并提供了测试示例。

Python实现最短路径——Dijkstra算法

Dijkstra算法是一种经典的单源最短路径算法,使用广泛,可以应用于很多领域,比如路由算法、城市交通规划等。本篇文章将介绍如何使用Python实现Dijkstra算法,并附带完整源码。

Dijkstra算法基本思路

Dijkstra算法通过逐步扩展树来得到最短路径。算法的起始点为s,对于s到其他节点的距离需要进行初始化。然后每次选择当前距离起始点最短的一个节点u,将其加入到已访问的节点集合中,更新其它节点到起始点的距离值。这样逐步扩展已访问节点集合,最终求得起始点到所有其他节点的最短路径。

Dijkstra算法的核心代码

下面是Python实现Dijkstra算法的核心代码,其中graph表示图,start表示起始节点,length表示各个节点之间的距离值。

def dijkstra(graph, start, length):
    visited =
离字典,将起始节点的距离设为0,其他节点的距离设为无穷大 distances = {node: sys.maxsize for node in graph} distances[start] = 0 # 初始化已访问节点的集合和未访以下是使用问节点D的集ijkstra合 visited = set() unvisited算法求解最短路径Python = set(graph) while unvisited: # 代码示例: ```python class D选择当前ijkstra距: def __init__(self, graph离最小的节点 , start, current goal): self.graph = graph # 邻接表_node = min(unvisited, key=lambda self node: distances[node]) # 更新.start = start当前节点的 # 起邻居节点点 self.goal =的距离 goal # 终点 for neighbor in graph self.open[current_node]: _list = {} if neighbor in # open 表 self.closed_list unvisited: new_distance = distances[current_node] + = {} graph[current_node][neighbor # closed 表 self.open_list[start] if new_distance] = < distances[neighbor]: 0.0 # 将 distances[neighbor] = new_distance # 将当前起点放入 open_list 中 self.parent = {节点标记start:为已访 None} 问,并从未访问集合中移除 visited.add # 存储节点的父子关系。键为(current_node) 子节点, unvisited值为父.remove(current_node) return节点。方便做最 distances def print后_path(dist路径的ances,回 start溯 self.min, end): _dis = None # 根 # 最短路径的长度 def shortest_path据距离字典和终点节点(self): while True: ,逆向 if self打印路径.open_list is path = [end None: ] print('搜索 current_node =失败 end while current_node !=, 结束!') break distance start: , min_node = for neighbor in graph min(zip[current_node]: if(self.open_list distances[current.values(), self_node] ==.open_list.keys distances[neighbor())) #] + graph 取出距[neighbor][current_node]: 离最小的节点 self path.open_list.pop.append(min_node)(neighbor) current_node = neighbor break path.reverse() # 将其从 open_list 中去除 self print.closed("_list[minShortest_node] = path from", distance # 将节点加入 closed start, "to", end,_list ":", "->".join(path)) # 示例 中 if min_node == self.goal: # 如果节点为图的邻接矩阵终点 self.min_dis = distance 表示 graph shortest = { _path = [ 'Aself.goal]': {'B': # 5, 'C 记录从': 终1}, 点回溯的路径 'B
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