链路状态算法(LS)

本文介绍了链路状态算法(LS),重点在于问题描述、算法思路及代码实现。通过网络拓扑和链路开销作为输入,算法输出每个节点到其他节点的最低开销路径。算法采用迭代方式,每次迭代确定一个目的节点的最短路径,通过比较更新最短路径,并在迭代n次后得到所有节点的最短路径。

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链路状态算法(LS)

1.问题描述

输入:网络拓扑和链路开销
输出:每个节点的到其他节点的最低开销以及路径(这里简化为只求最低开销也就是dijkstra算法)

2.思路

  • 迭代次数:经过k次迭代之后,可以知道k个目的节点的最短开销路径
  • 变量说明
    distance(i):到算法本次迭代,从源节点到目的节点i的最低开销路径
    min_node 目前已知的到源节点的路径中,距离源节点最近的节点
    vist记录目前已经访问过的节点
  • 计算步骤
  1. 首先找与开始节点最近的点 min_node
  2. 然后更新最短路径。如果目的节点经过min_node 到达源节点更近,那就更新目的节点的最短路径
  3. 迭代n次

3.代码

// LS.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define N 6
#define None 9999
#define NOREACH 9999
using namespace std;
//输入为点的关系以及出发点
//输出为出发点到各点的最短路径
vector<int> LS(vector<vector<int>>& graph, int start)
{
   
   
    
    vector<int> visit(N, 0);        //定义访问的数组,记录已经访问过哪些节点,0表示未访问,1表示已经访问过   
    vector<int> distance(N, NOREACH);//定义最短路径数组,记录目前已经访问过的节点距离起始点的最短路径   
   // visit[start] = 1;               //先把起始节点标记为访问过
    distance[start] = 0;            //起始点距离起始点的距离为0
    

    //循环N次,依次遍历每一个节点
    for(int j=0;j<N;j++)
    {
   
   
        int min_distance 
LS(Link State)链路状态算法是一种计算最短路径的网络路由算法。一个典型的例子是在一个局域网中计算最短路径。 假设有一个由5个路由器组成的局域网,每个路由器都需要选择一条最短路径来转发数据包到目的地。这个网络的拓扑结构如下图所示: ``` +---+ 2 +---+ | A |------------| B | +---+ +---+ | | 1 | | 1 | | +---+ +---+ | C |------------| D | +---+ 3 +---+ ``` 假设 A, B, C, D 和 E 分别代表上图中的 5 个路由器,而数字代表路由器之间的距离,即链路状态(Link State)。为了计算最短路径,每个路由器需要了解整个网络的拓扑结构和链路状态。因此,每个路由器需要发送链路状态数据包给其他路由器,并接收其他路由器发送的链路状态数据包。通过这些数据包,每个路由器可以建立一个网络拓扑图,并使用 Dijkstra 算法来计算最短路径。 例如,假设路由器 A 需要将数据包转发到路由器 D。路由器 A 会先发送链路状态数据包给其他路由器,并接收其他路由器发送的链路状态数据包。然后,路由器 A 可以建立如下的网络拓扑图: ``` +---+ 2 +---+ | A |------------| B | +---+ 1 +---+ | | +---+ 3 +---+ | C |------------| D | +---+ +---+ ``` 在这个网络拓扑图中,每个节点代表一个路由器,每个边代表一条链路。每个边上的数字代表链路状态,即链路的距离。为了计算最短路径,路由器 A 可以使用 Dijkstra 算法,从自己开始,依次遍历每个节点,并计算到每个节点的最短路径。最终,路由器 A 可以得到到路由器 D 的最短路径为 A-C-D,距离为 4。 LS 链路状态算法的优点是能够计算出全局最短路径,但缺点是需要大量的链路状态数据包来建立网络拓扑图,因此在大规模网络中可能会出现性能问题。
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