C++实现邻接矩阵最短路径
在计算机领域中,最短路径是一类常见的问题,也是一种重要的算法。其中,邻接矩阵最短路径算法是其中的一种。本文将介绍如何使用 C++ 实现邻接矩阵最短路径算法。
邻接矩阵是一个方阵,其中每个元素表示两个顶点之间边的权重。在最短路径算法中,我们把邻接矩阵用于计算两个节点之间的最短距离。下面是一个示例邻接矩阵:
int adj_matrix[5][5] = {
10,
1,
3,
INT_MAX,
8
};
在上述矩阵中,我们表示了一个由五个节点组成的图。在这个图中,节点之间的连接关系被赋予了一个权重值,其中 `INT_MAX` 表示两个节点之间没有边相连。
邻接矩阵最短路径算法的核心是 Dijkstra 算法。Dijkstra 算法是一种贪心算法,其中从源节点开始,对每个节点进行检测,并计算出到达该节点的最小路径。该算法用一个数组来记录从源节点到其他所有节点的距离,在经过每次迭代后,它会选择下一个节点,该节点距离源节点的距离最短。在本算法中,我们使用一个辅助数组来记录每个节点的最短路径。
下面是我们使用 C++ 实现邻接矩阵最短路径算法的示例代码:
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int V = 5;
int adj_matrix[V][V] = {
0,
0,
3,
INT_MAX,
2
};
int shortest_path(int start, int dest) {
int dist[V];
bool visited[V];
for (int i = 0; i < V; i++) {
dist[i] = INT_MAX;
visited[i] = false;
}
dist[start] = 0;
for (int i = 0; i < V-1; i++) {
int u = -1;
for (int j = 0; j < V; j++) {
if (!visited[j] && (u == -1 || dist[j] < dist[u]))
u = j;
}
visited[u] = true;
for (int v = 0; v < V; v++) {
if (adj_matrix[u][v] != INT_MAX) {
int new_dist = dist[u] + adj_matrix[u][v];
if (new_dist < dist[v]) {
dist[v] = new_dist;
}
}
}
}
return dist[dest];
}
int main() {
cout<<shortest_path(0, 4)<<endl;
return 0;
}
在上述代码中,`shortest_path()` 函数是算法的核心部分。该函数接受两个参数,分别为起点和终点,返回最短路径的长度。运行示例代码,输出结果为 `9`。换句话说,从起点 `0` 到终点 `4` 的最短路径长度为 `9`。可以将此结果与我们之前对应邻接矩阵的矩阵元素值进行比较,验证结果的正确性。
通过本文,我们了解了如何使用 C++ 实现邻接矩阵最短路径算法。此算法的时间复杂度为 $O(V^2)$,其中 $V$ 是节点数量。虽然该算法的时间复杂度可能比其他更高级的算法慢,但由于它是理解最短路径算法的基础,因此它仍然是我们需要掌握的重要内容。
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