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C語言求解無向圖頂點之間的所有最短路徑

2020-01-26 13:33:49
字體:
來源:轉載
供稿:網友

本文實例為大家分享了C語言求解無向圖頂點之間的所有最短路徑的具體代碼,供大家參考,具體內容如下

思路一:

DFS,遇到終點之后進行記錄
輔助存儲:

std::vector<int> tempPath;std::vector<std::vector<int>> totalPath;

實現:

//查找無向圖的所有最短路徑,直接dfs就可以解決了//記錄保存這里用 vector<vector<int>> 插入失敗,重新搞一下 OK// 時間復雜度 O(N + E)#include <iostream>#include <cstdio>#include <cstdlib>#include <vector>#include <set>#define MAX 10#define INF 999999int graph[MAX + 1][MAX + 1];int N, M;          //node, edgeint nodeBook[MAX + 1];int minPath = INF;std::vector<int> pathNodeVec;std::vector<std::vector<int>> allShortVec;int startNode, endNode;void dfs(int i, int step){  if (i == endNode) {   //遇到終點,進行路徑判定    if (step < minPath) {      std::cout << "step < minpath.., size = " << allShortVec.size() << std::endl;      minPath = step;      pathNodeVec.push_back(i);      for (auto &elem : pathNodeVec)        std::cout << elem << "/t";      std::cout << std::endl;      std::vector<int> tempVec = pathNodeVec;      allShortVec.clear();            //清空      allShortVec.push_back(tempVec);      //存儲      pathNodeVec.pop_back();    } else if (step == minPath) {      std::cout << "step == minpath.., size = " << allShortVec.size() << std::endl;      pathNodeVec.push_back(i);      for (auto &elem : pathNodeVec)        std::cout << elem << "/t";      std::cout << std::endl;      std::vector<int> tempVec = pathNodeVec;      allShortVec.push_back(tempVec);     //存儲當前路徑       pathNodeVec.pop_back();    } else { ;}    return;  }  nodeBook[i] = 1;  pathNodeVec.push_back(i);  for (int x = 1; x <= N; x++) {   //嘗試所有可能性    if (x == i)      continue;    if (nodeBook[x] == 1)      continue;    if (graph[i][x] == INF)      continue;    dfs(x, step + 1);  }  nodeBook[i] = 0;  pathNodeVec.pop_back();  return ;}int main(void){  std::cin >> N >> M;  for (int x = 1; x <= N; x++)    nodeBook[x] = 0;    //表示還沒有訪問  for (int x = 1; x <= N; ++x)    for (int y = 1; y <= N; ++y) {      if (x == y)        graph[x][y] = 0;      else        graph[x][y] = INF;    }  for (int i = 1; i <= M; ++i) {    int tempX, tempY, tempWeight;    std::cin >> tempX >> tempY >> tempWeight;    graph[tempX][tempY] = tempWeight;  }  std::cout << "please input start node & end node :" << std::endl;  std::cin >> startNode >> endNode;  pathNodeVec.clear();  allShortVec.clear();  dfs(startNode, 0);  std::cout << "all shortest path: /t";  std::cout << "size = " << allShortVec.size() << std::endl;  for (std::vector<std::vector<int>>::const_iterator it = allShortVec.begin(); it != allShortVec.end(); it++) {    for (std::vector<int>::const_iterator it2 = (*it).begin(); it2 != (*it).end(); it2++)      std::cout << (*it2) << "/t";    std::cout << std::endl;  }  getchar();  return 0;}

時間分析:

O(V + E)

缺點:

可能會爆棧,我這里算86W點+414W邊直接爆,小的沒問題。

思路二:

BFS,位圖/vector/.. 記錄好每一步的路徑即可

時間

O(V + E)

額外開銷:

存儲每一步的路徑,如何維護好,盡量避免循環查找。

思路三:

1. 先求出起始點start到其余所有點的最短路徑;  Dijkstra
2. 然后以終點end為開始,反向進行dfs/bfs搜索;  
每回退 i 層,判斷值(path-i)與起點到當前點最短路徑長度 temp 的比較;
二者相等,則繼續(利用子問題的正確性); 若 (path-i) < temp ,則這個點不在最短路徑上,放棄。

如圖所示:


先求出start到其余所有點的最短路徑;

然后從 end 點開始往回搜索;

end上面一個點,(path - 1 = 3)等于起始點到它的最短路徑長 3,判斷,是最短路徑上的點,繼續;

再往上搜索:

左邊那個點3,因為此時(path - 2)= 2,而那個點的 temp=3,即 (path - i) < temp ,因此那個點一定不在 start 到 end 的最短路徑上。
而上面那個點2,此時 (path - 2)= 2 , 而那個點 temp = 2, 即 (path - i) == temp , 因此它必然在 start 到 end 的最短路徑上。繼續搜索下去 。

重復這樣的過程直到搜索完畢,最終得到兩條最短路徑。

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持武林網。

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