指定一个点(源点)到其余各个顶点的最短路径,也叫做“单源最短路径”。例如求下图中的1号顶点到2、3、4、5、6号顶点的最短路径。
首先用二维数组来存储这个图, 如下:
我们还需要用一个一维数组dis来存储1号顶点到其余各个顶点的初始路程,如下。
比如我们设俩个集合 S , U, 分别代表确定值和估计值
那么一开始:
S = {1 };
U = {2,3 ,4,5,6};
先找一个离1号顶点最近的顶点,是2号顶点,当选择了2号顶点后,dis[2]的值就已经 从“估计值”变为了“确定值”。
S= {1, 2};
U = {3 , 4 , 5 ,6 };
接下来看2号顶点的出边,有2-3和2-4两条边。先讨论通过2-3能否让1-3号的路程变短,也就是比较dis[3]和dis[2]+e[2][3]的大小。(松弛操作)。
松弛操作其实就是指通过另外一个点作为中转点,更新这俩点之间的距离。
最终结果:S= {1 ,2 ,4 ,3, 5 ,6} // 最短路径
U = {};
既然是求1号顶点到其余各个顶点的最短路程,那就先找一个离1号顶点最近的顶点。通过数组dis可知当前离1号顶点最近是2号顶点。当选择了2号顶点后,dis[2]的值就已经从“估计值”变为了“确定值”,即1号顶点到2号顶点的最短路程就是当前dis[2]值。为什么呢?你想啊,目前离1号顶点最近的是2号顶点,并且这个图所有的边都是正数,那么肯定不可能通过第三个顶点中转,使得1号顶点到2号顶点的路程进一步缩短了。因为1号顶点到其它顶点的路程肯定没有1号到2号顶点短,对吧O(∩_∩)O~
既然选了2号顶点,接下来再来看2号顶点有哪些出边呢。有2->3和2->4这两条边。先讨论通过2->3这条边能否让1号顶点到3号顶点的路程变短。也就是说现在来比较dis[3]和dis[2]+e[2][3]的大小。其中dis[3]表示1号顶点到3号顶点的路程。dis[2]+e[2][3]中dis[2]表示1号顶点到2号顶点的路程,e[2][3]表示2->3这条边。所以dis[2]+e[2][3]就表示从1号顶点先到2号顶点,再通过2->3这条边,到达3号顶点的路程。
我们发现dis[3]=12,dis[2]+e[2][3]=1+9=10,dis[3]>dis[2]+e[2][3],因此dis[3]要更新为10。这个过程有个专业术语叫做“松弛”。即1号顶点到3号顶点的路程即dis[3],通过2->3这条边松弛成功。这便是Dijkstra算法的主要思想:通过“边”来松弛1号顶点到其余各个顶点的路程。
同理通过2->4(e[2][4]),可以将dis[4]的值从∞松弛为4(dis[4]初始为∞,dis[2]+e[2][4]=1+3=4,dis[4]>dis[2]+e[2][4],因此dis[4]要更新为4)。
刚才我们对2号顶点所有的出边进行了松弛。松弛完毕之后dis数组为:

接下来,继续在剩下的3、4、5和6号顶点中,选出离1号顶点最近的顶点。通过上面更新过dis数组,当前离1号顶点最近是4号顶点。此时,dis[4]的值已经从“估计值”变为了“确定值”。下面继续对4号顶点的所有出边(4->3,4->5和4->6)用刚才的方法进行松弛。松弛完毕之后dis数组为:

继续在剩下的3、5和6号顶点中,选出离1号顶点最近的顶点,这次选择3号顶点。此时,dis[3]的值已经从“估计值”变为了“确定值”。对3号顶点的所有出边(3->5)进行松弛。松弛完毕之后dis数组为:

继续在剩下的5和6号顶点中,选出离1号顶点最近的顶点,这次选择5号顶点。此时,dis[5]的值已经从“估计值”变为了“确定值”。对5号顶点的所有出边(5->4)进行松弛。松弛完毕之后dis数组为:

最后对6号顶点所有点出边进行松弛。因为这个例子中6号顶点没有出边,因此不用处理。到此,dis数组中所有的值都已经从“估计值”变为了“确定值”。
最终dis数组如下,这便是1号顶点到其余各个顶点的最短路径。

下面代码(超级详细):
#include <stdio.h>
int main()
{
int dis[10] ;//存储源点到其他顶点之间的最短距离
int e[10][10] ;//存图存边
int book[10];//标记确定的值
int n , m ,t1 , t2 , t3, u , min;
int INF = 999999;//无穷值
scanf("%d %d", &n, &m);//n表示顶点数, m表示边的条数
//初始化
for(int i = 1 ; i <= n ; i++)
{
for(int j = 1 ; j <= n ; j++)
{
if(i == j)
{
e[i][j] = 0;
}
else
{
e[i][j] = INF;
}
}
}
//读入边
for(int i =1 ; i <= m ; i++)
{
scanf("%d %d %d" , &t1 ,&t2 , &t3);
e[t1][t2] = t3;
}
//初始化dis数组 , 源点到其他顶点的初始路程 ,可直接到达就直接写该距离 , 不能就初始为INF
for(int i = 1 ; i <= n ; i++)
{
dis[i] = e[1][i];
}
//初始化book数组
for(int i = 1; i <= n ;i++)
{
book[i] = 0;
book[1] = 1;
}
//当当当~~~~ 重点来了 , 迪杰斯特拉算法核心语句
for(int i = 1 ; i <= n-1 ; i++)//循环dis数组 , 找最近的点
{
min = INF;
for(int j = 1 ; j <= n ; j++)//
{
if(book[j] == 0 && dis[j] < min)
{
min = dis[j];//确定最短路径通过的顶点
u = j;
}
}
book[u] = 1;//该点确定
for(int v = 1 ; v <= n ; v++)//松弛操作
{
if(e[u][v] < INF)
{
if(dis[v] >dis[u] +e[u][v])
{
dis[v] = dis[u] + e[u][v];
}
}
}
}
for(int i = 1 ; i <= n ; i++)
{
printf("%d " , dis[i]);
}
return 0;
}
/*
6 9
1 2 1
1 3 12
2 3 9
2 4 3
3 5 5
4 3 4
4 5 13
4 6 15
5 6 4
*/