C語言求解無向圖頂點之間的所有最短路徑

更新時間：2019年01月17日 10:34:22 作者：uestcjerry

這篇文章主要為大家詳細介紹了C語言求解無向圖頂點之間的所有最短路徑，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

本文實例為大家分享了C語言求解無向圖頂點之間的所有最短路徑的具體代碼，供大家參考，具體內容如下

思路一：

DFS，遇到終點之后進行記錄
輔助存儲：

std::vector<int> tempPath;
std::vector<std::vector<int>> totalPath;

實現(xiàn)：

//查找無向圖的所有最短路徑，直接dfs就可以解決了
//記錄保存這里用 vector<vector<int>> 重新搞一下 OK
// 時間復雜度 O（N + E）
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <set>

#define MAX 10
#define INF 999999

int graph[MAX + 1][MAX + 1];
int N, M;          //node, edge
int nodeBook[MAX + 1];
int minPath = INF;
std::vector<int> pathNodeVec;
std::vector<std::vector<int>> allShortVec;
int startNode, endNode;

void dfs(int i, int step)
{
  if (i == endNode) {   //遇到終點，進行路徑判定
    if (step < minPath) {
      std::cout << "step < minpath.., size = " << allShortVec.size() << std::endl;
      minPath = step;
      pathNodeVec.push_back(i);
      for (auto &elem : pathNodeVec)
        std::cout << elem << "\t";
      std::cout << std::endl;

      std::vector<int> tempVec = pathNodeVec;
      allShortVec.clear();            //清空
      allShortVec.push_back(tempVec);      //存儲
      pathNodeVec.pop_back();
    } else if (step == minPath) {
      std::cout << "step == minpath.., size = " << allShortVec.size() << std::endl;
      pathNodeVec.push_back(i);
      for (auto &elem : pathNodeVec)
        std::cout << elem << "\t";
      std::cout << std::endl;
      std::vector<int> tempVec = pathNodeVec;
      allShortVec.push_back(tempVec);     //存儲當前路徑 
      pathNodeVec.pop_back();
    } else { ;}
    return;
  }

  nodeBook[i] = 1;
  pathNodeVec.push_back(i);
  for (int x = 1; x <= N; x++) {   //嘗試所有可能性
    if (x == i)
      continue;
    if (nodeBook[x] == 1)
      continue;
    if (graph[i][x] == INF)
      continue;
    dfs(x, step + 1);
  }
  nodeBook[i] = 0;
  pathNodeVec.pop_back();
  return ;
}
int main(void)
{
  std::cin >> N >> M;
  for (int x = 1; x <= N; x++)
    nodeBook[x] = 0;    //表示還沒有訪問
  for (int x = 1; x <= N; ++x)
    for (int y = 1; y <= N; ++y) {
      if (x == y)
        graph[x][y] = 0;
      else
        graph[x][y] = INF;
    }
  for (int i = 1; i <= M; ++i) {
    int tempX, tempY, tempWeight;
    std::cin >> tempX >> tempY >> tempWeight;
    graph[tempX][tempY] = tempWeight;
  }
  std::cout << "please input start node & end node :" << std::endl;
  std::cin >> startNode >> endNode;
  pathNodeVec.clear();
  allShortVec.clear();

  dfs(startNode, 0);
  std::cout << "all shortest path: \t";
  std::cout << "size = " << allShortVec.size() << std::endl;

  for (std::vector<std::vector<int>>::const_iterator it = allShortVec.begin(); it != allShortVec.end(); it++) {
    for (std::vector<int>::const_iterator it2 = (*it).begin(); it2 != (*it).end(); it2++)
      std::cout << (*it2) << "\t";
    std::cout << std::endl;
  }
  getchar();
  return 0;
}

時間分析：

O(V + E)

缺點：

可能會爆棧，我這里算86W點+414W邊直接爆，小的沒問題。

思路二如下：

BFS，位圖/vector/.. 記錄好每一步的路徑即可

時間

O(V + E)

額外開銷：

存儲每一步的路徑，如何維護好，盡量避免循環(huán)查找。

思路三：

1. 先求出起始點start到其余所有點的最短路徑； Dijkstra
2. 然后以終點end為開始，反向進行dfs/bfs搜索；
每回退 i 層，判斷值（path-i）與起點到當前點最短路徑長度 temp 的比較；
二者相等，則繼續(xù)（利用子問題的正確性）；若（path-i） < temp ，則這個點不在最短路徑上，放棄。

如圖所示：

先求出start到其余所有點的最短路徑；

然后從 end 點開始往回搜索；

end上面一個點，（path - 1 = 3）等于起始點到它的最短路徑長 3，判斷，是最短路徑上的點，繼續(xù)；

再往上搜索：

左邊那個點3，因為此時（path - 2）= 2，而那個點的 temp=3，即（path - i） < temp ，因此那個點一定不在 start 到 end 的最短路徑上。
而上面那個點2，此時（path - 2）= 2 ，而那個點 temp = 2，即（path - i） == temp ，因此它必然在 start 到 end 的最短路徑上。繼續(xù)搜索下去。

重復這樣的過程直到搜索完畢，最終得到兩條最短路徑。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。