Floyd算法解决多源最短路径问题

时间:2021-10-08 16:02:48

Floyd-Warshall算法是解决任意两点间的最短路径的一种算法,可以正确处理有向图或负权(但不可存在负权回路)的最短路径问题,同时也被用于计算有向图的传递闭包。

Floyd-Warshall算法的时间复杂度为O(N^3),空间复杂度为O(N^2)。

Floyd-Warshall算法的原理是动态规划:

从i到j,要么是直接从i到j的,要么是从i出发经过中间节点到j的,假设中间节点有k种可能,那么只要求出这k种可能的最小值,即可得到最短路径。

d[ i ][ j ]=min{ d[ i ][ k ]+d[ k ][ j ],d[ i ][ k ] } (k from 0 to n)

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define max 100
#define INF 999
int graph[max][max];
int vertex_num;
int edge_num;
int d[max][max];
int p[max][max]; void Floyd(){
int i,j,k;
for(i=;i<vertex_num;i++){
for(j=;j<vertex_num;j++){
d[i][j]=graph[i][j];
p[i][j]=-;
}
}
for(k=;k<vertex_num;k++){
for(i=;i<vertex_num;i++){
for(j=;j<vertex_num;j++){
if(d[i][j]>d[i][k]+d[k][j]){
d[i][j]=d[i][k]+d[k][j];
p[i][j]=k;
}
}
}
} }
void find_path(int i,int j){
int k;
k=p[i][j];
if(k==-)return;
find_path(i,k);
printf("%d ",k);
find_path(k,j);
}
void show_path(){
int i,j; printf("Output:\n");
for(i=;i<vertex_num;i++){
for(j=;j<vertex_num;j++){
if(d[i][j]==INF){
if(i!=j)printf("No path from %d to %d\n",i,j);
}else{
printf("Path from %d to %d: ",i,j);
printf("%d ",i);
find_path(i,j);
printf(" %d",j);
printf(" distance:%-5d\n",d[i][j]);
}
}
printf("\n");
}
} int main(){
int i,j;
FILE *fin = fopen ("dij.in", "r");
FILE *fout = fopen ("dij.out", "w"); char buf[];
fgets(buf,,fin);
edge_num=atoi(buf); printf("edge_num:%d\n",edge_num);
fgets(buf,,fin);
vertex_num=atoi(buf); printf("vertex_num:%d\n",vertex_num); for(i=;i<edge_num;i++){
int start,end,weight;//start point,end point and the weight of edge
fgets(buf,,fin);
sscanf(buf,"%d %d %d",&start,&end,&weight); printf("start:%d end:%d weight:%d\n",start,end,weight);
graph[start][end]=weight;//init the graph matrix } Floyd();
show_path();
return ;
}

测资:

7
5
0 1 100
0 2 30
0 4 10
2 1 60
2 3 60
3 1 10
4 3 50

结果:

Output:
Path from 0 to 1: 0 4 3 1 distance:70
Path from 0 to 2: 0 2 distance:30
Path from 0 to 3: 0 4 3 distance:60
Path from 0 to 4: 0 4 distance:10

No path from 1 to 0
No path from 1 to 2
No path from 1 to 3
No path from 1 to 4

No path from 2 to 0
Path from 2 to 1: 2 1 distance:60
Path from 2 to 3: 2 3 distance:60
No path from 2 to 4

No path from 3 to 0
Path from 3 to 1: 3 1 distance:10
No path from 3 to 2
No path from 3 to 4

No path from 4 to 0
Path from 4 to 1: 4 3 1 distance:60
No path from 4 to 2
Path from 4 to 3: 4 3 distance:50

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