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漫画:图的多源最短路径

消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2026-02-16

报价宝综合消息漫画:图的多源最短路径

————— 第二天 —————

小灰的思路如下:

第一步,利用迪杰斯特拉算法的距离表,求出从顶点A出发,到其他各个顶点的最短距离:

第二步,继续使用迪杰斯特拉算法,求出从顶点B出发,到其他各个顶点的最短距离。

第三步,从顶点C出发,到各个顶点的最短距离。

第四步,从顶点D出发......

.......

就像这样,一直遍历到顶点G。

这个思路的时间复杂度是多少呢?

假如图中有n个顶点,如果不考虑堆优化,一次迪杰斯特拉算法的时间复杂度是O(n^2)。所以,把每一个顶点都计算一遍,总的时间复杂度是O(n^3)。

————————————

举一个栗子:

上图的顶点A和顶点C没有直接相连的边,它们之间的直接距离是无穷大。

如果以B作为“中继顶点”,此时A到C的最短路径就是A-B-C,最短距离是3+2=5。

再举一个栗子:

上图的顶点A和顶点C直接相连,距离是6。但是存在一条“迂回”路径A-B-C,距离是3+2=5

所以,经过中继顶点B,从A到C的最短距离可以是5。

下面我们来看一看Floyd算法的详细步骤。

1.要实现Floyd算法,首先需要构建带权图的邻接矩阵:

在邻接矩阵当中,每一个数字代表着从某个顶点到另一个顶点的直接距离,这个距离是没有涉及到任何中继顶点的。

2.此时假定只允许以顶点A作为中继顶点,那么各顶点之间的距离会变成什么样子呢?

B和C之间的距离原本是无穷大,此时以A为中继,距离缩短为AB距离+AC距离=

5+2=7。

更新对应矩阵元素(橙色区域代表顶点A到其他顶点的临时距离):

3.接下来以顶点A、B作为中继顶点,那么各顶点之间的距离会变成什么样子呢?

A和D之间的距离原本是无穷大,此时以B为中继,距离缩短为AB距离+BD距离=5+1=6。

A和E之间的距离原本是无穷大,此时以B为中继,距离缩短为AB距离+BE距离=5+6=11。

更新对应矩阵元素(橙色区域代表顶点B到其他顶点的临时距离):

4.接下来以顶点A、B、C作为中继顶点,那么各顶点之间的距离会变成什么样子呢?

A和F之间的距离原本是无穷大,此时以C为中继,距离缩短为AC距离+CF距离=2+8=10。

更新对应矩阵元素(橙色区域代表顶点C到其他顶点的临时距离):

.........

.........

以此类推,我们不断引入新的中继顶点,不断重新整理矩阵中的临时距离。

最终,当所有顶点都可以作为中继顶点时,我们的距离矩阵更新如下:

此时,矩阵中每一个元素,都对应着某顶点到另一个顶点的最短距离。

为什么这么说呢?让我们回顾一下动态规划的两大要素:

问题的初始状态

问题的状态转移方程式

对于寻找图的所有顶点之间距离的问题,初始状态就是顶点之间的直接距离,也就是邻接矩阵。

而问题的状态转移方程式又是什么呢?

假设新引入的中继顶点是n,那么:

顶点i 到 顶点j 的新距离 = Min(顶点i 到 顶点j 的旧距离,顶点i 到 顶点n 的距离+顶点n 到 顶点j 的距离)

final static int INF = Integer.MAX_VALUE;

public static void floyd(int[][] matrix){

//循环更新矩阵的值

for(int k=0; k

for(int i=0; i

for(int j=0; j

if(matrix[i][k] == INF || matrix[k][j] == INF) {

continue;

}

matrix[i][j] = Math.min(matrix[i][j], matrix[i][k] + matrix[k][j]);

}

}

}

// 打印floyd最短路径的结果

System.out.printf("最短路径矩阵: ");

for (int i = 0; i

for (int j = 0; j

System.out.printf("%3d ", matrix[i][j]);

System.out.printf(" ");

}

}

public static void main(String[] args) {

int matrix = {

{0, 5, 2, INF, INF, INF, INF},

{5, 0, INF, 1, 6, INF, INF},

{2, INF, 0, 6, INF, 8, INF},

{INF, 1, 6, 0, 1, 2, INF},

{INF, 6, INF, 1, 0, INF, 7},

{INF, INF, 8, 2, INF, 0, 3},

{INF, INF, INF, INF, 7, 3, 0}

};

floyd(matrix);

}

文章来自小灰,小灰的《漫画算法》上市后销量疯涨,出版社加印了好几次!占据各大电商图书板块第一位!

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小灰把两年多以来积累的漫画作品进行了筛选和优化,并加上了一些更为基础和系统的入门章节,最终完成了本书的六大篇章:

第一章 算法概述

介绍了算法和资料结构的相关概念,告诉大家算法是什么,资料结构又是什么,它们有哪些用途,如何分析时间复杂度,如何分析空间复杂度。

第二章 资料结构基础

介绍了最基本的资料结构,包括阵列、连结串列、栈、伫列、杂凑表的概念和读写操作。

第三章 树

介绍了树和二叉树的概念、二叉树的各种遍历方式、二叉堆和优先伫列的应用。

第四章 排序算法

介绍了几种典型的排序算法,包括气泡排序、快速排序、堆排序、计数排序、桶排序。

第五章 面试中的算法

介绍了10余道职场上流行的算法面试题及详细的解题思路。例如怎样判断连结串列有环、怎样计算大整数相加等。

第六章 算法的实际应用

介绍了算法在职场上的一些应用,例如使用LRU算法来淘汰冷资料,使用Bitmap算法来统计使用者特征等。

本书是全彩印制,书中的每一章、每一节、每一句话、每一幅图、每一行程式码,都经过了小灰和编辑们的精心打磨,力求用最为直白的方式把知识讲明白、讲透彻。

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2019-09-13 20:51:00

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