首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

给定边的最短路径

基础概念

给定边的最短路径问题是指在一个图中,找到从一个顶点到另一个顶点的最短路径,其中路径的长度由边的权重决定。这个问题在图论中是一个经典问题,广泛应用于网络路由、地图导航、社交网络分析等领域。

相关优势

  1. 高效性:通过算法可以快速找到最短路径,提高系统响应速度。
  2. 准确性:确保找到的路径是最短的,避免资源浪费。
  3. 灵活性:适用于各种类型的图结构,包括有向图和无向图。

类型

  1. 单源最短路径:从一个源点到一个或多个目标点的最短路径。
  2. 所有对最短路径:图中所有顶点对之间的最短路径。

应用场景

  1. 网络路由:在互联网中找到数据包从源到目的地的最短路径。
  2. 地图导航:在地图上找到从一个地点到另一个地点的最短路线。
  3. 社交网络分析:在社交网络中找到两个用户之间的最短联系路径。

常见算法

  1. Dijkstra算法:适用于非负权重的图,能够找到单源最短路径。
  2. Bellman-Ford算法:可以处理带有负权重的边,但效率较低。
  3. Floyd-Warshall算法:用于计算所有顶点对之间的最短路径。

示例代码(Dijkstra算法)

代码语言:txt
复制
import heapq

def dijkstra(graph, start):
    queue = []
    heapq.heappush(queue, (0, start))
    distances = {node: float('inf') for node in graph}
    distances[start] = 0
    previous_nodes = {node: None for node in graph}

    while queue:
        current_distance, current_node = heapq.heappop(queue)

        if current_distance > distances[current_node]:
            continue

        for neighbor, weight in graph[current_node].items():
            distance = current_distance + weight

            if distance < distances[neighbor]:
                distances[neighbor] = distance
                previous_nodes[neighbor] = current_node
                heapq.heappush(queue, (distance, neighbor))

    return distances, previous_nodes

# 示例图
graph = {
    'A': {'B': 1, 'C': 4},
    'B': {'A': 1, 'C': 2, 'D': 5},
    'C': {'A': 4, 'B': 2, 'D': 1},
    'D': {'B': 5, 'C': 1}
}

distances, previous_nodes = dijkstra(graph, 'A')
print(distances)  # 输出最短距离

参考链接

常见问题及解决方法

  1. 负权重边:Dijkstra算法不能处理负权重边,可以使用Bellman-Ford算法或Johnson算法。
  2. 图中存在环:确保算法能够正确处理环,避免无限循环。
  3. 大规模图:对于大规模图,可以考虑使用优先队列优化算法,或者使用分布式计算框架进行处理。

通过以上内容,您可以全面了解给定边的最短路径问题的基础概念、相关优势、类型、应用场景以及常见算法和解决方法。

页面内容是否对你有帮助?
有帮助
没帮助

相关·内容

最短路径(一)——多源最短路径

引出问题:多源最短路径问题 暑假,小文准备去一些城市旅游。为了节省经费以及方便计划旅程,小文希望知道任意两个城市之间最短路径。假如有四个城市八条公路。 我们这时怎么做?...首先用一个数据结构来存储图信息,因为是四个城市就可以选择4*4矩阵: 距离 1 2 3 4 1 0 2 6 4 2 ∞ 0 3 ∞ 3 7 ∞ 0 1 4 5 ∞ 12 0 这时我们怎么做呢?...首先想到了两个指定点最短路径问题,所以进行n2遍深度或者广度优先搜索,既可以得到最终结果,但别的方法呢? 假设现在只允许经过1号顶点,求任意两点间最短距离。...,从i顶点到j号顶点只经过前K号点最短路程,下面给出算法完整代码: #include int main() { int e[10][10],k,i,j,n,m,t1,t2...printf("%10d",e[i][j]); } printf("\n"); } return 0; } 通过这种算法可以求出任意两点之间最短路径

1.3K100

最短路径生成树计数+最短路径生成树

最短路径生成树计数。 我们应该先明白什么是最短路径生成树,不会戳这里。 计数方法明显是要使用乘法原理计数,也就是说我们可以得出每一步方案数再乘进答案中。...只要满足源点到达任意点距离权值最小树就是最短路径生成树,也就是说不唯一。下面代码是非优化版。...ll cnt = 0; for(ll i = 2;i <= n;++i){ cnt = 0; for(ll j = 1;j <= i-1;++j){//模拟最短路径树形成过程...我们换换思想,如果在Djstra出队时只要他更新权值等于最短路径那么将成为cnt数组之一,也就是说我们不必要N ^2枚举,只要再做一遍Dikjstra就可以了。...源点到 i点最短路径有几条 struct Edge { ll next; ll to; ll dis; }edge[M*2]; inline void add(ll from

1.4K10
  • 7.6 最短路径

    01 前言 1、假若要在计算机上建立一个交通资讯系统则可以采用图结构来表示实际交通网络。...2、考虑到交通图有向行(如航运,逆水和顺水时船速就不一样)带权有向图中,称路径第一个顶点为源点,最后一个顶点为终点。...02 最短路径 1、求最短路径一个办法是,每次以一个顶点为源点,重复执行迪杰斯特拉算法n次。这样,便可求得每一对顶点之间最短路径。总执行时间为O(n3次方)。...2、弗洛依德算法:通过一个图权值矩阵求出它每两点间最短路径矩阵。...矩阵D(n)i行j列元素便是i号顶点到j号顶点最短路径长度,称D(n)为图距离矩阵,同时还可引入一个后继节点矩阵path来记录两点间最短路径

    6493229

    7.6 最短路径

    01前言 1、假若要在计算机上建立一个交通资讯系统则可以采用图结构来表示实际交通网络。...2、考虑到交通图有向行(如航运,逆水和顺水时船速就不一样)带权有向图中,称路径第一个顶点为源点,最后一个顶点为终点。...02 最短路径 1、求最短路径一个办法是,每次以一个顶点为源点,重复执行迪杰斯特拉算法n次。这样,便可求得每一对顶点之间最短路径。总执行时间为O(n3次方)。...2、弗洛依德算法:通过一个图权值矩阵求出它每两点间最短路径矩阵。...矩阵D(n)i行j列元素便是i号顶点到j号顶点最短路径长度,称D(n)为图距离矩阵,同时还可引入一个后继节点矩阵path来记录两点间最短路径

    7322120

    最短路径算法

    最短路径算法 最短路径问题是图论研究中一个经典算法问题,旨在寻找图(由结点和路径组成)中两结点之间最短路径。 算法具体形式包括: 确定起点最短路径问题:即已知起始结点,求最短路径问题。...确定终点最短路径问题:与确定起点问题相反,该问题是已知终结结点,求最短路径问题。在无向图中该问题与确定起点问题完全等同,在有向图中该问题等同于把所有路径方向反转的确定起点问题。...确定起点终点最短路径问题:即已知起点和终点,求两结点之间最短路径。 全局最短路径问题:求图中所有的最短路径。适合使用Floyd-Warshall算法。...该算法常用于路由算法或者作为其他图算法一个子模块。 指定一个起始点(源点)到其余各个顶点最短路径,也叫做“单源最短路径”。例如求下图中1号顶点到2、3、4、5、6号顶点最短路径。 ?...我们现在需要求任意两个城市之间最短路程,也就是求任意两个点之间最短路径。这个问题这也被称为“多源最短路径”问题。

    2.7K20

    最短路径:Dijkstra算法(求单源最短路径)Floyd算法(求各顶点之间最短路径

    大家好,又见面了,我是你们朋友全栈君。 最短路径: 在一个带权图中,顶点V0到图中任意一个顶点Vi一条路径所经过边上权值之和,定义为该路径带权路径长度,把带权路径最短那条路径称为最短路径。...DiskStra算法: 求单源最短路径,即求一个顶点到任意顶点最短路径,其时间复杂度为O(V*V) 如图所示:求顶点0到各顶点之间最短路径 代码实现: #include #include...("∞ "); }else{ printf("%d ",g.arcs[i][j]); } } printf("\n"); } } //Dijkstra算法,求单源最短路径...createGraph(g); int dist[g.vexnum]; int path[g.vexnum]; Dijkstra(g,dist,path,0); } Floyd算法: 求各顶点之间最短路径...,其时间复杂度为O(V*V*V) 如图所示,求之间最短路径: 代码实现: #include #include #define MaxVexNum 50

    2.2K20

    应用——最短路径

    最短路径 典型用途:交通问题。如:城市A到城市B有多条线路,但每条线路交通费(或所需时间)不同,那么,如何选择一条线路,使总费用(或总时间)最少?...问题抽象:在带权有向图中A点(源点)到达B点(终点)多条路径中,寻找一条各边权值之和最小路径,即最短路径。...最短路径与最小生成树不同,路径上不一定包含n个顶点 两种常见最短路径问题 --- Dijkstra(迪杰斯特拉)算法 —— 单源最短路径 [在这里插入图片描述] 算法思想 把图中顶点集合分成两组: 第一组为已求出其最短路径顶点集合...S 第二组为尚未确定最短路径顶点集合U 初始时,S只包含源点,S={v},U包含除v外其他顶点; 从U中选取一个距离最小顶点k,把k加入到S中; 以k作为新考虑中间点,修改U中各顶点距离; 重复步骤...v } } } --- Floyd(弗洛伊德)算法 —— 所有顶点间最短路径 每一对顶点之间最短路径 方法一:每次以一个顶点为源点,重复执行Dijkstra算法n次—— T(n)=O(n³)

    47096

    最短路径算法

    最短路径算法 最短路径问题是图论研究中一个经典算法问题,旨在寻找图(由结点和路径组成)中两结点之间最短路径。 算法具体形式包括: 确定起点最短路径问题:即已知起始结点,求最短路径问题。...确定终点最短路径问题:与确定起点问题相反,该问题是已知终结结点,求最短路径问题。在无向图中该问题与确定起点问题完全等同,在有向图中该问题等同于把所有路径方向反转的确定起点问题。...确定起点终点最短路径问题:即已知起点和终点,求两结点之间最短路径。 全局最短路径问题:求图中所有的最短路径。适合使用Floyd-Warshall算法。...该算法常用于路由算法或者作为其他图算法一个子模块。 指定一个起始点(源点)到其余各个顶点最短路径,也叫做“单源最短路径”。例如求下图中1号顶点到2、3、4、5、6号顶点最短路径。 ?...我们现在需要求任意两个城市之间最短路程,也就是求任意两个点之间最短路径。这个问题这也被称为“多源最短路径”问题。

    3.1K10

    a*算法最短路径_最长路径算法

    include #include #define N 1000 #define inf 1<<30; using namespace std; /* a星算法,找寻最短路径...算法核心:有两个表open表和close表 将方块添加到open列表中,该列表有最小和值。...对于与S相邻每一块可通行方块T: 如果T在closed列表中:不管它。 如果T不在open列表中:添加它然后计算出它和值。...如果T已经在open列表中:当我们使用当前生成路径到达那里时,检查F(指的是和值)是否更小。如果是,更新它和值和它前继。...F = G + H (G指的是从起点到当前点距离,而H指的是从当前点到目的点距离(移动量估算值采用曼哈顿距离方法估算) */ int map[6][7]; //0表示是路,1表示有阻碍物

    2.8K20

    Dijkstra最短路径算法

    大家好,又见面了,我是你们朋友全栈君。 给定图中图形和源顶点,找到给定图形中从源到所有顶点最短路径。 Dijkstra算法与最小生成树Prim算法非常相似。...与PrimMST一样,我们以给定源为根生成SPT(最短路径树)。我们维护两组,一组包含最短路径树中包含顶点,另一组包括最短路径树中尚未包括顶点。...算法 1)创建一个集sptSet(最短路径树集),它跟踪最短路径树中包含顶点,即,计算并最终确定与源最小距离。最初,这个集合是空。 2)为输入图中所有顶点指定距离值。...更新相邻顶点距离值6.更新顶点5和8距离值。 我们重复上述步骤,直到sptSet不包含给定图形所有顶点。 最后,我们得到以下最短路径树(SPT)。...Dijkstra邻接表表示算法 Dijkstra最短路径算法中打印路径 Dijkstra在STL中使用set最短路径算法 发布者:全栈程序员栈长,转载请注明出处:https://javaforall.cn

    1.2K20

    2602 最短路径问题

    题目描述 Description 平面上有n个点(n<=100),每个点坐标均在-10000~10000之间。其中一些点之间有连线。...若有连线,则表示可从一个点到达另一个点,即两点间有通路,通路距离为两点间直线距离。现在任务是找出从一点到另一点之间最短路径。 输入描述 Input Description 第一行为整数n。...第2行到第n+1行(共n行),每行两个整数x和y,描述了一个点坐标。     第n+2行为一个整数m,表示图中连线个数。    ...此后m行,每行描述一条连线,由两个整数i和j组成,表示第i个点和第j个点之间有连线。     最后一行:两个整数s和t,分别表示源点和目标点。...输出描述 Output Description 仅一行,一个实数(保留两位小数),表示从s到t最短路径长度。

    1.1K60

    如何计算图最短路径

    算法导论(MIT 6.006 第15讲 第16讲 第17讲) 最短路径定义是什么?...最短路径即拥有最小权重路径p; 路径定义: p=< , ,..., >, 其中当 时,有 ( , ) E; 路径权重:w(p)= ; 加上权重数学表示方式 边存在权重图:G(V,E...比如路径p=权重是4,但是路径p=权重是3 最短路径算法一般思路是什么?...已知是 表示s到v最短路径,那么任意一个到v顶点u和源点s到u最短路径必定大于等于 ,也就是 通过前面的假设,则必定有 。...最短路径算法一般思路问题二:负权重环 如果在源点到目标节点经过路径上,经过环会导致权重减少,这个算法不会结束 如何获取有向无环图(DAG)中,单个源点到某个点最短路径

    9710

    关于最短路径算法理解

    从某顶点出发,沿图边到达另一顶点所经过路径中,各边上权值之和最小一条路径叫做最短路径。”...我们解决最短路径问题,常用是Dijkstra与Floyd算法 Dijkstra(迪杰斯特拉)算法 他算法思想是按路径长度递增次序一步一步并入来求取,是贪心算法一个应用,用来解决单源点到其余顶点最短路径问题...一般情况下,假设S为已知求得最短路径终点集合,则可证明:一下条最短路径(设其终点为x)或者是弧(v, x)或者是中间只经过S中顶点而最后到达顶点x路径。...因为,我们是按路径常度递增次序来产生个最短路径,故长度比此路径所有路径均已产生,他们终点必定在S集合中,即假设不成立。...Floyd(弗洛伊德)算法 Floyd算法是一个经典动态规划算法。是解决任意两点间最短路径(称为多源最短路径问题)一种算法,可以正确处理有向图或负权最短路径问题。

    1.1K30
    领券