1.Bellman-Ford 算法
BellmanFord(G,s)
for i = 0 to n-1 do
dist[i]= ∞
Pred[i]= 0
dist[s]=0
for k = 1 to n-1 do
foreach
∈
do
if
do
foreach
∈
do
if
do
return "No Shortest Path"
return dist[]
下面给出描述性证明:
首先指出,图的任意一条最短路径既不能包含负权回路,也不会包含正权回路,因此它最多包含|v|-1条边。
其次,从源点s可达的所有顶点如果 存在最短路径,则这些最短路径构成一个以s为根的最短路径树。Bellman-Ford算法的迭代松弛操作,实际上就是按顶点距离s的层次,逐层生成这棵最短路径树的过程。
在对每条边进行1遍松弛的时候,生成了从s出发,层次至多为1的那些树枝。也就是说,找到了与s至多有1条边相联的那些顶点的最短路径;对每条边进行第2遍松弛的时候,生成了第2层次的树枝,就是说找到了经过2条边相连的那些顶点的最短路径……。因为最短路径最多只包含|v|-1 条边,所以,只需要循环|v|-1 次。
每实施一次松弛操作,最短路径树上就会有一层顶点达到其最短距离,此后这层顶点的最短距离值就会一直保持不变,不再受后续松弛操作的影响。(但是,每次还要判断松弛,这里浪费了大量的时间,怎么优化?单纯的优化是否可行?)
如果没有负权回路,由于最短路径树的高度最多只能是|v|-1,所以最多经过|v|-1遍松弛操作后,所有从s可达的顶点必将求出最短距离。如果 d[v]仍保持 +∞,则表明从s到v不可达。
如果有负权回路,那么第 |v|-1 遍松弛操作仍然会成功,这时,负权回路上的顶点不会收敛。
2.SPFA算法:

其中,node这个结构体为:
struct node
{
int v; //相邻节点
int dis; //与此相邻节点的距离
};
注:稀疏图SPFA基本无敌。但是无负权稠密图的SSSP问题,heap+dijkstra要比SPFA快相当多。
若一个点入队次数超过n,则有负权环。

本文详细介绍了Bellman-Ford算法及其迭代松弛过程,用于解决带负权边的单源最短路径问题,并分析了算法的时间复杂度及适用场景。同时,还介绍了SPFA算法的工作原理和应用条件,特别指出在稀疏图中SPFA算法的高效表现。
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