前言

图论中,在寻路最短路径中除了Dijkstra算法以外,还有Floyd算法也是非常经典,然而两种算法还是有区别的,Floyd主要计算多源最短路径。

在单源正权值最短路径,我们会用Dijkstra算法来求最短路径,并且算法的思想很简单——贪心算法:每次确定最短路径的一个点然后维护(更新)这个点周围点的距离加入预选队列,等待下一次的抛出确定。但是虽然思想很简单,实现起来是非常复杂的,我们需要邻接矩阵(表)储存长度,需要优先队列(或者每次都比较)维护一个预选点的集合。还要用一个boolean数组标记是否已经确定、还要---------

总之,Dijkstra算法的思想上是很容易接受的,但是实现上其实是非常麻烦的。但是单源最短路径没有更好的办法。复杂度也为O(n2)

而在n节点多源最短路径中,如果从Dijkstra算法的角度上,只需要将Dijkstra封装,然后执行n次Dijkstra算法即可,复杂度为O(n3)。但是这样感觉很臃肿,代码量巨大,占用很多空间内存。有没有啥方法能够稍微变变口味呢?

答案是有的,这就是易写但稍需要理解的Floyd算法。一个求多元最短路径算法。

算法介绍

先看看百度百科的定义吧:

Floyd算法又称为插点法,是一种利用动态规划的思想寻找给定的加权图中多源点之间最短路径的算法,与Dijkstra算法类似。该算法名称以创始人之一、1978年图灵奖获得者、斯坦福大学计算机科学系教授罗伯特·弗洛伊德命名。

简单的来说,算法的主要思想是动态规划(dp),而求最短路径需要不断松弛(熟悉spfa算法的可能熟悉松弛)。

而算法的具体思想为:

  1. 邻接矩阵dist储存路径,同时最终状态代表点点的最短路径。如果没有直接相连的两点那么默认为一个很大的值(不要溢出)!而自己的长度为0.
  2. 第1个到第n个点依次加入图中。每个点加入进行试探是否有路径长度被更改。
  3. 而上述试探具体方法为遍历图中每一个点(i,j双重循环),判断每一个点对距离是否因为加入的点而发生最小距离变化。如果发生改变,那么两点(i,j)距离就更改。
  4. 重复上述直到最后插点试探完成。

其中第三步的状态转移方程为:

  • dp[i][j]=min(dp[i][j],dp[i][k]+dp[k][j])

    其中dp[x][y]的意思可以理解为x到y的最短路径。所以dp[i][k]的意思可以理解为i到k的最短路径dp[k][j]的意思可以理解为k到j的最短路径.

咱们图解一个案例:



默认的最短长度初始为邻接矩阵初始状态

  • 加入第一个节点1,大家可以发现,由于1的加入,使得本来不连通的2,3点对和2,4点对变得联通,并且加入1后距离为当前最小。(可以很直观加入5之后2,4,更短但是还没加入)。为了更好的描述其实此时的直接联通点多了两条。(2,3)和(2,4).我们在dp中不管这个结果是通过前面那些步骤来的,但是在这个状态,这两点的最短距离就算它!

  • 同时你可以发现加入1其中也使得3,1,4这样联通,但是 3,1,4联通的话距离为9远远大于本来的(3,4)为2,所以不进行更新。
  • 咱们继续加入第二个节点。在加入的初始态为:

  • 进行遍历插入看看是否更新节点



    实际上这个时候图中的连线就比较多了。当然这些连线都是代表当前的最短路径。 这也和我们的需求贴合,我们最终要的是所有节点的最短路径。每个节点最终都应该有6条指向不同节点的边! 表示邻接矩阵的最终结果。

至于算法的模拟两部核心已经告诉大家了,大家可以自行模拟剩下的。

程序实现

而对于程序而言,这个插入的过程相当简单。核心代码只有四行!

代码如下

public class floyd {
static int max = 66666;// 别Intege.max 两个相加越界为负
public static void main(String[] args) {
int dist[][] = {
{ 0, 2, 3, 6, max, max },
{ 2, 0, max, max,4, 6 },
{ 3, max, 0, 2, max, max },
{ 6, max, 2, 0, 1, 3 },
{ max, 4, max, 1, 0, max },
{ max, 6, max, 3, max, 0 } };// 地图
// 6个
for (int k = 0; k < 6; k++)// 加入滴k个节点
{
for (int i = 0; i < 6; i++)// 松弛I行
{
for (int j = 0; j < 6; j++)// 松弛i列
{
dist[i][j] = Math.min(dist[i][j], dist[i][k] + dist[k][j]);
}
}
}
// 输出
for (int i = 0; i < 6; i++) {
System.out.print("节点"+(i+1)+" 的最短路径");
for (int j = 0; j < 6; j++) {
System.out.print(dist[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
}
}

结果为:



可以自行计算,图和上篇的Dijkstra是一致的,大家可以自行比对,结果一致,说明咱么的结果成功的。

当然,在你学习的过程中,可以在每加入一个节点插入完成后,打印邻接矩阵的结果,看看前两部和笔者的是否相同(有助于理解),如果相同,则说明正确!

你可能还会有疑惑,那咱么就用一个局部性来演示一下,看其中AB最短距离变化情况祝你理解:

好啦,Floyd算法就介绍到这里,如果对你有帮助,请动动小手点个赞吧!蟹蟹。

希望和各位共同进步!欢迎关注笔者公众号:bigsai!

多源最短路径算法—Floyd算法的更多相关文章

  1. 数据结构与算法--最短路径之Floyd算法

    数据结构与算法--最短路径之Floyd算法 我们知道Dijkstra算法只能解决单源最短路径问题,且要求边上的权重都是非负的.有没有办法解决任意起点到任意顶点的最短路径问题呢?如果用Dijkstra算 ...

  2. 最短路径---Dijkstra/Floyd算法

    1.Dijkstra算法基础: 算法过程比prim算法稍微多一点步骤,但思想确实巧妙也是贪心,目的是求某个源点到目的点的最短距离,总的来说dijkstra也就是求某个源点到目的点的最短路,求解的过程也 ...

  3. 单源最短路径(dijkstra算法)php实现

    做一个医学项目,当中在病例评分时会用到单源最短路径的算法.单源最短路径的dijkstra算法的思路例如以下: 如果存在一条从i到j的最短路径(Vi.....Vk,Vj),Vk是Vj前面的一顶点.那么( ...

  4. 最短路径问题——floyd算法

    floyd算法和之前讲的bellman算法.dijkstra算法最大的不同在于它所处理的终于不再是单源问题了,floyd可以解决任何点到点之间的最短路径问题,个人觉得floyd是最简单最好用的一种算法 ...

  5. [链接]最短路径的几种算法[迪杰斯特拉算法][Floyd算法]

    最短路径—Dijkstra算法和Floyd算法 http://www.cnblogs.com/biyeymyhjob/archive/2012/07/31/2615833.html Dijkstra算 ...

  6. 图的最短路径---弗洛伊德(Floyd)算法浅析

    算法介绍 和Dijkstra算法一样,Floyd算法也是为了解决寻找给定的加权图中顶点间最短路径的算法.不同的是,Floyd可以用来解决"多源最短路径"的问题. 算法思路 算法需要 ...

  7. 多源最短路——Floyd算法

    Floyd算法 问题的提出:已知一个有向网(或者无向网),对每一对定点vi!=vj,要求求出vi与vj之间的最短路径和最短路径的长度. 解决该问题有以下两种方法: (1)轮流以每一个定点为源点,重复执 ...

  8. 0016:单源最短路径(dijkstra算法)

    题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/P4779 题目描述:给定一个 n 个点,m 条有向边的带非负权图,计算从 s 出发,到每个点的距离. 这道题就是一个单源最 ...

  9. 最短路径之Floyd算法

    Floyd算法又称弗洛伊德算法,也叫做Floyd's algorithm,Roy–Warshall algorithm,Roy–Floyd algorithm, WFI algorithm. Floy ...

随机推荐

  1. 记录一则DG遭遇ORA-00088的案例

    测试环境:RHEL 5.4 + Oracle 11.2.0.3 DG 现象:起初是在使用DG Broker进行switchover切换测试时,报错ORA-16775,提示有可能有数据丢失,不允许swi ...

  2. silverlight中递归构造无限级树treeview+checkbox

    两个实体,其实一个实体也能构造出来,我这里是为了增加一个 checkbox //第一个实体 public class person { public int no { get; set; } publ ...

  3. Hadoop RPC机制详解

    网络通信模块是分布式系统中最底层的模块,他直接支撑了上层分布式环境下复杂的进程间通信逻辑,是所有分布式系统的基础.远程过程调用(RPC)是一种常用的分布式网络通信协议,他允许运行于一台计算机的程序调用 ...

  4. js数组的五种迭代遍历方式 every filter forEach map some

    ECMAScript 5 为数组定义了 5 个迭代方法. 每个方法都接收两个参数   数组项的值和索引 every():对数组中的每一项运行给定函数,如果该函数对每一项都返回 true,则返回 tru ...

  5. nvm的安装与配置和基本使用(学习总结)

    nvm是来管理node的一个工具,为了方便使用不同版本的node.js运行环境,我们应该学习如何使用他 nvm安装方式 1.下载nvm,大家可以去github上下载,但因为github的CDN被墙,访 ...

  6. python暴力算法快乐数

    编写一个算法来判断一个数是不是"快乐数". 一个"快乐数"定义为:对于一个正整数,每一次将该数替换为它每个位置上的数字的平方和,然后重复这个过程直到这个数变为 ...

  7. 【qt】【QString的诸多操作】

    前言: qt的数据处理莫过于QString,QString对于字符串的操作多的数不胜数.下面博主就将常用的罗列出来,一起分享. 正文: 下面的操作具体为:追加,查找,删除,提取,分割,各种转换等等. ...

  8. JavaScript label语句

    使用label 语句可以在代码中添加标签,以便将来使用. 以下是label 语句的语法: label: statement 下面是一个示例: start: for (var i=0; i < c ...

  9. testlink+vertrigoServ搭建测试用例管理系统

    1.testlink简介 Testlink是一个开源的基于web的测试用例管理系统,主要功能是测试用例的创建.管理和执行,并且提供了一些简单的统计功能. 目前的公司没有专用的测试用例管理系统,为了测试 ...

  10. 【转 | 侵删】2D 绘图技术中的坐标系统与坐标变换

    本文介绍在 2D 绘图技术中的坐标系统和坐标变换的相关知识.同时介绍 Kity 在这方面提供的 API .希望这些知识对于需要进行图形应用开发的同学会有所帮助. 锤子的故事 很久以前,有一个画家,他很 ...