Bellman-Ford 算法

本文详细介绍了Bellman-Ford算法的工作原理及应用场景,并通过示例代码帮助读者更好地理解该算法如何解决带负权边的最短路径问题。
Bellman - ford算法是求含负权图的单源最短路径的一种算法,由美国数学家理查德•贝尔曼(Richard Bellman,动态规划的提出者)和小莱斯特•福特(Lester Ford)发明,其效率较低,代码难度较小[^2][^3]。 该算法与Dijkstra算法思想一样,用于求解单源点最短路径问题。除了可求解边权均非负的问题外,还可以解决存在负权边的问题,而Dijkstra算法只能处理边权非负的问题,因此Bellman - Ford算法的适用面要广泛一些。不过,原始的Bellman - Ford算法时间复杂度为O(VE),比Dijkstra算法的时间复杂度高,但有多种形式的优化实现,这些优化实现在时间效率上得到相当提升,例如SPFA(Shortest - Path Faster Algorithm更快的最短路径算法算法的时间效率甚至优于Dijkstra算法[^1]。 Bellman - ford算法的原理为连续进行松弛,在每次松弛时把每条边都更新一下,若在n - 1次松弛后还能更新,则说明图中有负环,因此无法得出结果,否则就完成[^3]。 以下是该算法的代码示例: ```cpp #include <iostream> #include <cstring> using namespace std; const int N=510,M=1e4+10,INF=0x3f3f3f3f; struct Edge{ int u,v,w; }edges[M]; int d[N],backup[N]; int n,m,k; int Bellman_ford(){ memset(d,0x3f,sizeof d); d[1]=0; for(int i=0;i<k;i++){ memcpy(backup,d,sizeof d);//备份数组 for(int j=0;j<m;j++){ int u=edges[j].u,v=edges[j].v,w=edges[j].w; d[v]=min(d[v],backup[u]+w); } } if(d[n]>INF/2) return -1; /* 此处不能写d[n]==INF */ return d[n]; } int main(){ cin>>n>>m>>k; for(int i=0;i<m;i++){ int u,v,w; cin>>u>>v>>w; edges[i]={u,v,w}; } int t=Bellman_ford(); if(t==-1) puts("impossible"); else printf("%d",t); return 0; } ```
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