弗洛伊德算法-python

本文介绍了弗洛伊德算法,主要用于解决任意两点间的最短路径问题,通过中间点优化路径。核心代码实现采用动态规划。与迪杰斯特拉算法相比,弗洛伊德算法能处理负权重且是多源最短路径,而迪杰斯特拉算法为单源最短路径,不适用于负权重,并且速度相对较慢,属于贪心算法。详细区别见原文链接。

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1 解决的问题

从某一点到达任意一点的最短距离,任意两个节点之间的最短距离

来源https://blog.youkuaiyun.com/shezjoe/article/details/80670188

 

2 思想

找一个中间点,经过中间点的距离与不经过中间点的距离是不是更小

例如: 1 -> 3

不经过中间点 d13 = 6

加入经过2,d12 + d23 = 2 + 3 =5 < d13

所以经过2比d13更好点,可能会有更好的中间点,这就需要遍历每一个顶点

3 代码实现

核心代码

利用动态规划

for k in range(n):
        for i in range(n):
            for j in range(n):
                if(dp[i][k]+dp[j][k] < dp[i][j]): 
                    dp[i][j] = dp[i][k]+dp[j][k]       

4 与迪杰斯特拉算法的区别

感觉迪杰斯特拉算法也用了中间点连接,但不是用所有的,有选择性的使用

 

1.Floyd算法是求任意两点之间的距离,是多源最短路,而Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是求一个顶点到其他所有顶点的最短路径,是单源最短路。
2.Floyd算法可以算带负权的,而Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是不可

### 实现 Floyd 算法 对于加权图中的每一对顶点 \(u\) 和 \(v\) ,Floyd-Warshall 算法可以找到它们之间的最短路径长度。该算法适用于有权重的有向图或无向图,并能处理负权重边的情况[^3]。 下面是一个基于上述描述,在 Python 中实现 Floyd-Warshall 算法的例子: ```python def floyd_warshall(graph): # 初始化距离矩阵,假设输入的是邻接矩阵形式的距离表 dist = [[float('inf') for _ in range(len(graph))] for _ in range(len(graph))] # 设置初始条件:如果两个节点之间存在直接连接,则取其权重;否则设为无穷大 for u in range(len(graph)): for v in range(len(graph[u])): if graph[u][v]: dist[u][v] = graph[u][v] elif u == v: dist[u][v] = 0 # 动态规划更新最短路径 for k in range(len(graph)): for i in range(len(graph)): for j in range(len(graph)): if dist[i][j] > dist[i][k] + dist[k][j]: dist[i][j] = dist[i][k] + dist[k][j] return dist ``` 此函数接收一个表示图形的二维数组 `graph` 作为参数,其中每个元素代表对应位置上的两点间是否有连通以及相应的权重。返回的结果也是一个同样大小的二维数组 `dist`,它包含了任意两节点间的最小代价路径值。 需要注意的是,这里假定传入的数据结构是以邻接矩阵的形式给出的,即给定 n×n 的矩阵 G=(g_ij),当 g_ij=∞ 表示不存在从结点i到结点j的道路;而 g_ij=w 则意味着有一条由结点i指向结点j、具有 w 权重的道路[^1]。
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