详解Bellman-Ford
来源:互联网 发布:网络信息平台建设ppt 编辑:程序博客网 时间:2024/06/07 15:49
一、Bellman-Ford算法:
为了能够求解边上带有负值的单源最短路径问题,Bellman(贝尔曼)和Ford(福特)提出了从源点逐次绕过其他顶点,以缩短到达终点的最短路径长度的方法。
Bellman-ford算法是求解连通带权图中单源最短路径的一种常用算法,它允许图中存在权值为负的边。 同时它还能够判断出图中是否存在一个权值之和为负的回路。如果存在的话,图中就不存在最短路径(因为,假设存在最短路径的话,那么我们只要将这条最短路径沿着权值为负的环路再绕一圈,那么这条最短路径的权值就会减少了,所以不存在最短的路径,因为路径的最小值为负无穷),如果不存在的话,那么求出源点到所有节点的最短路径。
要求图中不能包含权值总和为负值回路(负权值回路),如下图所示。
三、Bellman-Ford算法思想
四、图例
五:算法实现
static final int MAX=99999;int Edge[][];//图的邻接矩阵int vexnum;//顶点个数 private void BellmanFord(int v) {//假定图的邻接矩阵和顶点个数已经读进来了int i, k, u;for(i=0; i< vexnum; i++){ dist[i]=Edge[v][i];//对dist[]初始化 if( i!=v && dis[i]< MAX ) path[i] = v;//对path[ ]初始化 else path[i] = -1;} //如果dist[]各元素的初值为MAX,则循环应该n-1次,即k的初值应该改成1。 for(k=2; k< vexnum; k++){ //从dist(1)[u]递推出dist(2)[u], …,dist(n-1)[u]for(u=0; u< vexnum; u++){//修改每个顶点的dist[u]和path[u] if( u != v ){ for(i=0; i< vexnum; i++){//考虑其他每个顶点if( Edge[i][u]< MAX &&dist[u]>dist[i]+Edge[i][u] ){ dist[u]=dist[i]+Edge[i][u]; path[u]=i;} } }} } }五、Dijkstra算法与Bellman算法的区别
Dijkstra算法和Bellman算法思想有很大的区别:
Dijkstra算法在求解过程中,源点到集合S内各顶点的最短路径一旦求出,则之后不变了,修改的仅仅是源点到T集合中各顶点的最短路径长度。
Bellman算法在求解过程中,每次循环都要修改所有顶点的dist[],也就是说源点到各顶点最短路径长度一直要到Bellman算法结束才确定下来。
如果存在从源点可达的负权值回路,则最短路径不存在,因为可以重复走这个回路,使得路径无穷小。在Bellman算法中判断是否存在从源点可达的负权值回路的方法:
for (i=0;i< n;i++){ for (j=0;j< n;j++){ if (Edge[i][j]< MAX && dist[j]>dist[i]+Edge[i][j]) return false;//存在从源点可达的负权值回路 } } return true;
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