我已经用Python实现了基本的线性最短路径算法。根据我遇到的各种网站,这只适用于有向无环图,包括this,this和this。然而,我看不出为什么会这样。
def shortestPath(start, end, graph):
# First, topologically sort the graph, to determine which order to traverse it in
sorted = toplogicalSort(start, graph)
# Get ready to store the current weight of each node's path, and their predecessor
weights = [0] + [float('inf')] * (len(graph) - 1)
predecessor = [0] * len(graph)
# Next, relaxes all edges in the order of sorted nodes
for node in sorted:
for neighbour in graph[node]:
# Checks if it would be cheaper to take this path, as opposed to the last path
if weights[neighbour[0]] > weights[node] + neighbour[1]:
# If it is, then adjust the weight and predecessor
weights[neighbour[0]] = weights[node] + neighbour[1]
predecessor[neighbour[0]] = node
# Returns the shortest path to the end
path = [end]
while path[len(path) - 1] != start:
path.append(predecessor[path[len(path) - 1]])
return path[::-1]
编辑:正如Beta所要求的,下面是拓扑排序:
# Toplogically sorts the graph given, starting from the start point given.
def toplogicalSort(start, graph):
# Runs a DFS on all nodes connected to the starting node in the graph
def DFS(start):
for node in graph[start]:
if not node[0] in checked:
checked[node[0]] = True
DFS(node[0])
finish.append(start)
# Stores the finish point of all nodes in the graph, and a boolean stating if they have been checked
finish, checked = [], {}
DFS(start)
# Reverses the order of the sort, to get a proper topology; then returns
return finish[::-1]
因为您无法用圈对图进行拓扑排序(因此,无向图也是不可能的,因为您无法判断哪个节点应该在另一个节点之前)。
编辑:看了评论后,我想这就是@beta的意思。
在正加权有向无环图中,我有一个求最短路径的问题,但有最大N步(路径中的边)的限制。假定路径存在。图的另一个性质是,如果边(i,j)在图中,那么对于i 例如,考虑下图。 问题是最多使用k=3步(边)来寻找最短路径。答案是6(路径1->4->5->6)。
主要内容:最短路径算法在给定的图存储结构中,从某一顶点到另一个顶点所经过的多条边称为 路径。 图 1 图存储结构 例如在图 1 所示的图结构中,从顶点 A 到 B 的路径有多条,包括 A-B、A-C-B 和 A-D-B。当我们给图中的每条边赋予相应的权值后,就可以从众多路径中找出总权值最小的一条,这条路径就称为 最短路径。 图 2 无向带权图 以图 2 为例,从顶点 A 到 B 的路径有 3 条,它们各自的总权值是:
我最近一直在研究所有成对最短路径算法,比如Floyd Warshall和Johnson的算法,我注意到这些算法即使在图包含负权重边(但不是负权重圈)时也能产生正确的解。相比之下,Dijkstra的算法(单源最短路径)不适用于负权重边。是什么让全对最短路径算法在负权重下工作?
我有一个有圈的有向图。所有边都是加权的,权重可以是负值。可能会有负循环。
给出了一个边上具有任意权的有向无环图和两个特定结点s和t,其中s的内度和t的外度为0。如何确定成本为正的s到t的最短路径?