JAVA实践Dijkstra算法求最短路径距离

来源：互联网发布：js数组赋值编辑：程序博客网时间：2024/06/10 19:25

前言

Dijkstra算法用于求指定顶点到其他顶点的最短距离，时间复杂度O(N^2)，据说可以使用堆优化到O(log N)，然而还不会。
其特点是（对我来说）非常容易求得路径，和对应的距离。
缺陷也是存在的，此算法不能处理负权边。即距离为负时，就挂了。
此文内容同样参考《啊哈，算法》

另外个人感觉代码可能有错，还望有心人指点。

功能实现

输入一个顶点

输出路径
输出与路径对应的距离
如果存在不可到达的顶点，则输出该顶点不可到达

中文版参考

演示图
对应的二维数组

     {0, 1, 12, INF, INF, INF},     {INF, 0, 9, 3, INF, INF},     {INF, INF, 0, INF, 5, INF},     {INF, INF, 4, 0, 13, 15},     {INF, INF, INF, INF, 0, 4},     {INF, INF, INF, INF, INF, 0}

/** * Dijkstra算法 * * 指定一个顶点，求该顶点到各个顶点的最短路径 * Step 1： *      选择一个顶点，如顶点1 *      使用布尔数组记录mark[1] = true; *      表示已经最短 * Step 2： *      遍历各个顶点到达顶点1的长度，不能到达的为无穷大，到自己本身的为0 *      使用与顶点个数大小相同的一维数组dis存储所有距离，此时为估计距离 *      估计距离dis数组存储的是[顶点1]，到达其他顶点的距离 *      记录距离顶点1最近（距离最短）的顶点，即dis中最小的数，但是不能为0 *      此处2号顶点距离顶点1最近，所以选择到达顶点2，此时顶点2已确定距离顶点1最短 *      dis: [0 1 12 inf inf inf] * Step 3： *      选择进入顶点2 *      表示顶点2已经最短，使用布尔数组记录mark[2] = true; *      遍历各个顶点到达顶点2的长度，将其与dis中的估计距离比较，小于估计距离的更新之 *      遍历后得出 * *      顶点2到顶点4的距离是3 *      顶点2到顶点3的距离是9 * *      顶点1到顶点2的距离为1 *      顶点2到顶点3的距离为9 *      相加起来就是顶点1到顶点4的最短距离：10 *      比原来的小，更新估计顶点3的距离 *      dis: [0 1 10 inf inf inf] * *      顶点2到顶点4的距离为3 *      顶点1到顶点2的距离为1 *      相加起来就是顶点1到顶点4的最短距离：4 *      比原来小，更新顶点4的估计距离 *      dis: [0 1 10 4 inf inf] * *      找出距离顶点1最近的，又未确定最短的顶点 *      即mark[n] = false，同时数值最小的。 *      这里mark[1]、mark[2]都是true，排除之后，数值最小的是4，选择它 * Step 4： *      选择进入顶点4 *      表示顶点4已经最短，使用布尔数组记录mark[4] = true; *      遍历各个顶点到达顶点4的长度，将其与dis中的估计距离比较，小于估计距离的更新之 *      遍历后得出 * *      顶点4到顶点3的距离是4 *      顶点4到顶点5的距离是13 *      顶点4到顶点6的距离是15 * *      顶点1到顶点4的距离是4 *      将距离相加，得到 *      dis: [0 1 8 4 17 19] *      排除顶点1、2、4找最近的顶点，就是顶点3 * Step n： *      重复选择距离最近的顶点 *      进入，并标记已最短 *      寻找新的距离，并更新估计距离 *      排除已确定顶点，再次寻找最小数值顶点 */

代码实现

public class DijkstraDemo {    static int INF = 99;    static int[][] arr = new int[][] {            {0, 1, 12, INF, INF, INF},            {INF, 0, 9, 3, INF, INF},            {INF, INF, 0, INF, 5, INF},            {INF, INF, 4, 0, 13, 15},            {INF, INF, INF, INF, 0, 4},            {INF, INF, INF, INF, INF, 0}    };    public static void main(String[] args) {        int point = 1;        System.out.println("起点为" + point);        dijkstra(point);        System.out.println();        point = 2;        System.out.println("起点为" + point);        dijkstra(point);    }    public static void dijkstra(int point) {        //顶点-1对应角标位置        point--;        //顶点个数        int n = arr.length;        //用于标记已经确定为最短距离的顶点        boolean[] mark = new boolean[n];        //存储最短距离时其在数组中的位置        int nextMin = point;        //用于记录找到的最短距离        int nextMinDis;        //当前进入的顶点在数组中的位置        int curMin = point;        //如果该不可到达，不应该记录        boolean flag = true;        //存储估计距离        int[] dis = new int[n];        //初始化估计距离        initArray(dis, point);        //记录遍历次数        int count = 0;        //记录路径        int[] path = new int[n];        int tail = 0;        while (true) {            //当前被选择的顶点，标记为真            mark[curMin] = true;            nextMinDis = INF;            //每选择一次，自增            count++;            //如果flag为假，则存在不可到达的顶点，不必将其存储为路径之一            if (flag) {                path[tail++] = curMin + 1;                flag = false;            }            //选择的顶点个数已经是所有顶点，可以写成for循坏的，i<n即可            if (count == n) {                break;            }            //System.out.println("--------------------------------------");            for (int i = 0; i < n; i++) {                //比较顶点i的估计距离 与前一个最短距离顶点到顶点i的距离                //取较小者                if (dis[i] > dis[curMin] + arr[curMin][i]) {                    dis[i] = dis[curMin] + arr[curMin][i];                    flag = true;                    System.out.println("顶点" + (curMin+1) + "到达顶点" + (i+1) + "，距离" + dis[i]);                }                //获取更新后距离顶点1最短且尚未确定的顶点                if (!mark[i] && dis[i] < nextMinDis) {                    nextMinDis = dis[i];                    nextMin = i;                    flag = true;                }            }            //System.out.println("--------------------------------------");            curMin = nextMin;        }        System.out.println("最短路径与距离：");        for (int i = 0; i < tail; i++) {            System.out.print(path[i]);            if (i != tail - 1) {                System.out.print("→");            }        }        System.out.println();        for (int i = 0; i < tail; i++) {            System.out.print(dis[path[i] - 1]);            if (i != tail - 1) {                System.out.print("--");            }        }        System.out.println();        for (int i = 0; i < n; i++) {            if (!mark[i]) {                System.out.println("顶点" + (i+1) + "不可到达");            }        }    }    public static void initArray(int[] dis, int point) {        // 初始化估计距离，指定起点距离为0        // 其他未确定的都是,距离该顶点的距离        dis[point] = 0;        for (int i = 0; i < dis.length; i++) {            if (i != point) {                dis[i] = arr[point][i];                //System.out.println(dis[i] + " i=" + i);            }        }    }}

结果

演示图

起点为1顶点2到达顶点3，距离10顶点2到达顶点4，距离4顶点4到达顶点3，距离8顶点4到达顶点5，距离17顶点4到达顶点6，距离19顶点3到达顶点5，距离13顶点5到达顶点6，距离17最短路径与距离：1→2→4→3→5→60--1--4--8--13--17起点为2顶点4到达顶点3，距离7顶点4到达顶点5，距离16顶点4到达顶点6，距离18顶点3到达顶点5，距离12顶点5到达顶点6，距离16最短路径与距离：2→4→3→5→60--3--7--12--16顶点1不可到达

结束语

寻找最短路径的应用还是不少的，做这个给我一种在做地图导航的感觉。成就Max。。。

每次写出中文思路，可以找出思维漏洞，写代码卡壳了就回去看思路，再写，很不错的一种方式。

当然这种思路只有自己能看懂了（逃

END

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