Dijkstra 算法
用英语:
这是一种寻找从 A 点到 B 点的最短路径的算法。
在计算方面,我们将路径简化为由节点和弧组成的图。每个节点代表一个中间点,而每条弧连接两个节点,并具有一个(非负)权重,表示在两个节点之间遍历的成本。
要实现该算法,您需要两个列表:
- 完成:一组(节点,成本),您已经计算了要达到的最低成本。
- 工作:已检查的(节点,成本)的排序列表。
算法:
working.addNode(Start, 0); // No cost to get to start.
for( (node, cost) = working.popHead(); node != End; (node,cost) = working.popHead())
{
// If we have already processed this node ignore it.
if (finished.find(node))
{ continue;
}
// We have just removed a node from working.
// Because it is the top of the list it is guaranteed to be the shortest route to
// the node. If there is another route to the node it must go through one of the
// other nodes in the working list which means the cost to reach it will be higher
// (because working is sorted). Thus we have found the shortest route to the node.
// As we have found the shortest route to the node save it in finished.
finished.addNode(node,cost);
// For each arc leading from this node we need to find where we can get to.
foreach(arc in node.arcs())
{
dest = arc.dest();
if (NOT (finished.find(dest)))
{
// If the node is already in finished then we don't need to worry about it
// as that will be the shortest route other wise calculate the cost and add
// this new node to the working list.
destCost = arc.cost() + cost;
working.addNode(dest,destCost); // Note. Working is sorted list
}
}
}
所以如果你考虑一下这个算法。假设您从伦敦前往曼彻斯特。
finished = {} // empty.
working = { (London,0) }
使用以下成本矩阵:
L S O B N M W
(L) ondon - 50 60 100 130 - -
(S) outhampton 50 - 70 - - - -
(O) xford 60 70 - 50 - 200 -
(B) irmingham 100 - 50 - - 80 110
(N) orwich 130 - - - - - -
(M) anchester - - 200 80 - - 80
Ne(W) castle - - - 110 - 80 -
现在,您将伦敦从工作列表中取出(因为它位于首位)并将其放入已完成列表中。然后将与伦敦直接相连的所有城镇添加到工作列表中。
finished = { (London,0) }
working = { (Southampton, 50), (Oxford, 60), (Birmingham, 100), (Norwich,130) }
考虑工作环境中的城镇是从伦敦扩大的泡沫的外缘。Dijkstra 算法的工作是不断扩大泡沫,直到我们到达曼彻斯特(不追溯我们已经采取的任何步骤)。所以气泡总是向外膨胀,我们总是把气泡中最小的那部分膨胀。
所以下一步是占据列表的头部并重复。从南安普敦出发,只有两个目的地。回到伦敦(我们将其丢弃在完成的列表中)和牛津。到牛津的费用是 50 + 从南安普顿到牛津的费用(所以请注意它两次在工作列表中,但不要担心,我们稍后会因为不是最佳路线而放弃它)。
finished = { (London,0), (Southampton,50) }
working = { (Oxford, 60), (Birmingham, 100), (Oxford, 120), (Norwich,130) }
所以重复循环。榜首是牛津。从牛津出发,我们可以去曼彻斯特(200)、伯明翰(50)或返回伦敦(60)或南安普顿(请记住,我们需要将到达牛津的费用加到上面的每一项费用中。请注意,从牛津出发,我们可以去了南安普敦,但我们已经找到了到南安普敦的最短路线,因此不需要处理)这将为我们留下:
finished = { (London,0), (Southampton,50), (Oxford, 60) }
working = { (Birmingham, 100), (Birmingham,110), (Oxford, 120), (Norwich,130), (Manchester,200)}
请注意,我们现在在工作列表中有曼彻斯特(这是我们的目的地)。但是我们需要继续努力,因为我们可能会找到一条更短的路线。所以现在我们从伯明翰扩展。从那里我们可以去牛津(50),曼彻斯特(80),伦敦(100),纽卡斯尔(110)。首先加上去伯明翰的费用,这给了我们:
finished = { (London,0), (Southampton,50), (Oxford, 60), (Birmingham, 100) }
working = { (Birmingham,110), (Oxford, 120), (Norwich,130), {Manchester, 180), (Manchester,200), (Newcastle, 210)}
接下来的两个节点。牛津和伯明翰已经在完成列表中,所以我们可以忽略它们。因此,除非从诺里奇到曼彻斯特的路线少于 50 英里,否则我们将在之后的迭代中到达曼彻斯特。