最短路径问题——bellman算法

关于最短路径问题,最近学了四种方法——bellman算法、邻接表法、dijkstra算法和floyd-warshall算法。

这当中最简单的为bellman算法,通过定义一个边的结构体,存储边的起点、终点和路径长度,然后通过一个while(1)死循环不断地访问每一条边,更新源点到各点的最短距离,直到没有更新时结束。这时便得到了从源点到其他点的最短距离。附上代码一段:

#include<iostream>
#define INF 100000000
using namespace std;

struct eg
  {
    int s,t;
    int c;
  };//边的结构体,存储元素为起点s,终点t,路径s到t之间的长度
eg Eg[100];
int dis[100];

void bellman(int s,int E)
  {
    fill(dis,dis+100,INF);//初始化所有最短距离为INF;
    dis[s]=0;//但源点的最短距离为0,自己到自己
    while(1)
      {
        bool update= false;
        for(int i=0;i<E;i++)
          {
            eg e=Eg[i];
            if(dis[e.s]!=INF && dis[e.t]>dis[e.s]+e.c)//更新
              {
                dis[e.t]=dis[e.s]+e.c;
                update = true;
              }
          }
        if(!update)//如果遍历所有的边均不再有更新,则跳出循环
        break;
    }
  }

int main()
  {
    int E;//定义边的变量
    cin >> E;
    for(int i=0;i<E;i++)//直接存储边
      {
        cin >> Eg[i].s >> Eg[i].t >> Eg[i].c;
      }

    int s1;

    cin >> s1;//定义一个源点

    bellman(s1,E);
    int t;
    cin >> t;
    cout << dis[t] << endl;
    return 0;
  }

综上代码我们可以分析,bellman算法的时间复杂度为o(v*e),while循环最多执行v-1次;bellman算法还存在一个问题在于负圈,如果图中存在源点s可达的负圈(图中存在的环并且这个环里面有负边(边的值为负值)),当while循环更新时,走到这个负圈,dis【e.t】>dis[e.s]+e.c则是恒成立,每次的while循环中都会有更新,这样再用刚刚的那个方法的话就会形成死循环,所以,用bellman算法得保证图中不存在源点s可达的负圈。附上查找负圈的代码:

bool find_negative_loop()

{

  memset(dis,0,sizeof(dis));//注意和fill的写法不同(fill(dis,dis+e,INF))

  for(int i=1;i<=v;i++)

    for(int j=0;j<e;j++)

      {

        eg e=Eg[j];

        if(dis[e.t]>dis[e.s]+e.c)

          {

           dis[e.t]=dis[e.s]+e.c;

           if(i==v) return true;

         }

      }

}

时间: 2024-10-10 04:08:23

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