最短路——朴素Dijkstra算法

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对于最短路问题,我们一般把他分为单源最短路问题和多源汇最短路问题。

单源最短路问题:

  • 所有边权都是正数

    • 朴素Dijkstra算法——时间复杂度为:O(n²)
    • 堆优化版的Dijkstra算法——时间复杂度为: O(mlogn)
  • 存在负权边

    • Bellman-Ford ——时间复杂度:O(nm)
    • SPFA——时间复杂度:一般为O(m),最坏O(nm)

多源汇最短路问题:

  • Floyd算法——时间复杂度为:O(n3)

单源:只有一个起点;多源:具有多个起点

算法概述

今天我们就来说说朴素Dijkstra算法,它能针对的情况是单源最短路问题,并且所有边权都是正数。

第一步:把距离数组的第一个点的距离置为0,其余点的距离为正无穷

第二步:遍历1-n个点,找到还没确定最短距离且数值最小的点t,然后把这个点的标志改为true(使用bool数组存储状态),然后用t点来更新其他点的距离。

注意:该算法的时间复杂度为O(n*n)

稠密图用邻接矩阵存储;稀疏图用邻接表存储;

模板题目

给定一个 n 个点 m 条边的有向图,图中可能存在重边和自环,所有边权均为正值。

请你求出 1 号点到 n 号点的最短距离,如果无法从 1 号点走到 n 号点,则输出 −1。

输入格式

第一行包含整数 n 和 m。

接下来 m 行每行包含三个整数 x,y,z表示存在一条从点 x 到点 y 的有向边,边长为 z。

输出格式

输出一个整数,表示 1 号点到 n 号点的最短距离。

如果路径不存在,则输出 −1。

数据范围

1≤n≤500, 1≤m≤10^5, 图中涉及边长均不超过10000。

输入样例:

3 3
1 2 2
2 3 1
1 3 4

输出样例:

3

代码

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cstring>
​
using namespace std;
​
const int N = 510;
int q[N][N],dist[N];
bool s[N];
int n, m;
​
int dijkstra()
{
    memset(dist, 0x3f, sizeof dist);
    dist[1] = 0;
    for(int i = 0;i < n;i ++)
    {
        int t= -1;
        // 找到距离最小的点
        for(int j = 1;j <= n;j ++)
            if(!s[j] && (t == -1 || dist[t] > dist[j]))
                t = j;
                
        s[t] = true;
        // 更新点的距离
        for(int j = 1;j <= n;j ++)
        {
           
            dist[j] = min(q[t][j] + dist[t],dist[j]);
        }
    }
    if(dist[n] == 0x3f3f3f3f) return -1;
    return dist[n];
}
​
int main()
{
    cin >> n >> m;
    memset(q, 0x3f,sizeof q);
    while(m --)
    {
        int a, b, c;
        cin >> a >> b >> c;
        q[a][b] = min(q[a][b], c);
    }
    cout << dijkstra() << endl;
    
    return 0;
}