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Dijkstra算法
资料介绍
一、算法概述
Dijkstra算法是由荷兰计算机科学家Edsger W. Dijkstra于1956年提出的一种图论中的最短路径算法,被广泛应用于网络路由、交通导航、资源分配等领域。作为链路状态路由协议(如OSPF)的核心算法,它能够在带权有向图或无向图中,计算从单个源节点到其他所有节点的最短路径,且要求图中不存在负权值边。
二、基本原理
(一)核心思想
Dijkstra算法采用贪心策略,通过逐步扩展最短路径树来实现求解。其基本思路是:
· 维护两个集合:已确定最短路径的节点集合(S)和未确定最短路径的节点集合(U)。
· 初始时,源节点加入集合S,其最短路径距离为0;其他节点加入集合U,最短路径距离初始化为无穷大。
· 每次从集合U中选择当前距离源节点最近的节点u,将其加入集合S,并以u为中间节点,更新集合U中所有与u相邻节点v的最短路径距离。若通过u到达v的路径比当前v的最短路径更短,则更新v的距离值。
· 重复上述过程,直至集合U为空,此时源节点到所有节点的最短路径均已确定。
(二)数学描述
设图G=(V,E),其中V为节点集合,E为边集合。源节点为s,节点u到节点v的边权值为w(u,v)。定义:
· dist[v]:源节点s到节点v的当前最短路径距离。
· prev[v]:节点v在最短路径中的前驱节点,用于路径回溯。
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