×

佛洛依德算法 loyd

floyd算法能不能保证有最优解?为什么floyd算法可以计算负权值图的最短路径问题

admin admin 发表于2022-05-16 07:57:04 浏览128 评论0

抢沙发发表评论

floyd算法能不能保证有最优解


Floyd算法又称为弗洛伊德算法,插点法,是一种用于寻找给定的加权图中顶点间最短路径的算法。

算法过程:

把图用邻接距阵G表示出来,如果从Vi到Vj有路可达,则G[i,j]=d,d表示该路的长度;否则G[i,j]=空值。

定义一个距阵D用来记录所插入点的信息,D[i,j]表示从Vi到Vj需要经过的点,初始化D[i,j]=j。
把各个顶点插入图中,比较插点后的距离与原来的距离,G[i,j] = min( G[i,j], G[i,k]+G[k,j] ),如果G[i,j]的值变小,则D[i,j]=k。

在G中包含有两点之间最短道路的信息,而在D中则包含了最短通路径的信息。
比如,要寻找从V5到V1的路径。根据D,假如D(5,1)=3则说明从V5到V1经过V3,路径为{V5,V3,V1},如果D(5,3)=3,说明V5与V3直接相连,如果D(3,1)=1,说明V3与V1直接相连。
-佛洛依德算法

Floyd算法(Floyd-Warshall algorithm)又称为弗洛伊德算法、插点法,是解决给定的加权图中顶点间的最短路径的一种算法,可以正确处理有向图或负权的最短路径问题,同时也被用于计算有向图的传递闭包。该算法名称以创始人之一、1978年图灵奖获得者、斯坦福大学计算机科学系教授罗伯特·弗洛伊德命名。-loyd

核心思路

通过一个图的权值矩阵求出它的每两点间的最短路径矩阵。

从图的带权邻接矩阵A=[a(i,j)]n×n开始,递归地进行n次更新,即由矩阵D(0)=A,按一个公式,构造出矩阵D(1);又用同样地公式由D(1)构造出D(2);……;最后又用同样的公式由D(n-1)构造出矩阵D(n)。矩阵D(n)的i行j列元素便是i号顶点到j号顶点的最短路径长度,称D(n)为图的距离矩阵,同时还可引入一个后继节点矩阵path来记录两点间的最短路径。-佛洛依德算法

采用的是松弛技术,对在i和j之间的所有其他点进行一次松弛。所以时间复杂度为O(n^3);

其状态转移方程如下:map[i,j]:=min{map[i,k]+map[k,j],map[i,j]}

map[i,j]表示i到j的最短距离,K是穷举,map[n,n]初值应该为0,或者按照题目意思来做。

当然,如果这条路没有通的话,还必须特殊处理,比如没有map[i,k]这条路。


为什么floyd算法可以计算负权值图的最短路径问题


弗洛伊德算法:Dis(i,j) =min(Dis(i,j), Dis(i,k) + Dis(k,j)).
我是这么理解的,Dis(i,k)或Dis(k,j)可以有一条边是负的,只要两者之和不是负的就行,因为两个和为负就会选取到这个组合,但是路径的结果不应该是负的。Dijkstra中S(已求出解)中的每一个点解即最短路径是已求出的,若存在负数路径,可能存在已求出的解不是最优解.
-loyd

求弗洛伊德算法的详细解释~


floyd算法思想:1,构建一个邻接矩阵存储任意两点之间的权值如图D0.

2、例如求v1,v4之间的最短路径。先增加v2做中间顶点,D=∞。if(D》D+D4])=6+4)D=10;这样就可以了。

3、如不能在离得较远的两点(例v1,v9)直接得到上述可以满足if的中间点,则跟据你书本的代码可以先构建原点到中间点的最短路径,继而就可以求得vi,v9之间的最短路径