弗洛伊德算法介绍
- 和Dijkstra算法一样,弗洛伊德(Floyd)算法也是一种用于寻找给定的加权图中顶点间最短路径的算法。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
- 弗洛伊德算法(Floyd)计算图中各个顶点之间的最短路径
- 迪杰斯特拉算法用于计算图中某一个顶点到其他顶点的最短路径。
- 弗洛伊德算法 VS 迪杰斯特拉算法:迪杰斯特拉算法通过选定的被访问顶点,求出从出发访问顶点到其他顶点的最短路径;弗洛伊德算法中每一个顶点都是出发访问点,所以需要将每一个顶点看做被访问顶点,求出从每一个顶点到其他顶点的最短路径
问题描述
算出下图各个顶点之间的最短路径
弗洛伊德算法的思想
- 弄一个二维数组,作为距离表,如下图。例如B-A的距离为5,A-D的距离为N表示不连通,N用一个很大的权值表示
- 遍历顶点,每一个点都作为一个中间顶点,第一次遍历,中间顶点为A
可以得到这些路径
CAB=CA+AB=7+5=12 CAG=CA+AG=7+2=9 BAG=BA+AG=5+2=7
- 中间点有了,又遍历全部点作为起始点(2的例子第一个C作为起点),再遍历全部点作为终点(2的例子第一个B作为终点)
- 三层循环
- 最终比较
起点到中点+中点到终点
的距离是否大于起点直接到终点的距离
,哪个更小,就是的当前的最短路径代码
```csharp using System; using System.Collections.Generic; using System.Globalization; using System.IO; using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary; using System.Text;
namespace ConsoleApp1 { class Program {
static void Main(string[] args)
{
char[] vertexs = new char[] { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G' };
//邻接矩阵的关系使用二维数组
//比如C和G之间不连通,就用8888来表示,权值太大就不考虑了
int x = 8888;
int[,] matrix = new int[,]
{
//A B C D E F G
/*A*/{0, 5, 7, x, x, x, 2 },
/*B*/{5, 0, x, 9, x, x, 3 },
/*C*/{7, x, 0, x, 8, x, x },
/*D*/{x, 9, x, 0, x, 4, x },
/*E*/{x, x, 8, x, 0, 5, 4 },
/*F*/{x, x, x, 4, 5, 0, 6 },
/*G*/{2, 3, x, x, 4, 6, 0 }
};
Floyd(vertexs, matrix);
}
static void Floyd(char[] vertexs,int[,] matrix)
{
#region 初始化部分
char[] vertex = vertexs;//存放顶点的数组
int[,] dis = matrix;//保存从各个顶点出发到其他顶点的距离,最后结果也保留在该数组
int[,] pre =new int[vertex.Length,vertex.Length];//保存到达目标顶点的前驱顶点
//对前驱节点初始化,注意存放的是前驱顶点的下标
for(int i = 0; i < pre.GetLength(0); i++)
for(int j = 0; j < pre.GetLength(1); j++)
pre[i,j] = i;
show("前驱节点",pre);
show("到其他顶点的距离",dis);
#endregion
#region 弗洛伊德算法
int len = 0;//变量保存距离
//对中间顶点遍历,k就是中间顶点的下标[A,B,C,D,E,F,G]
for(int k = 0; k < vertex.Length; k++)
{
//从i顶点开始出发[A,B,C,D,E,F,G]
for(int i = 0; i < vertex.Length; i++)
{
//到达j顶点[A,B,C,D,E,F,G]
for (int j = 0; j < vertex.Length; j++)
{
len = dis[i, k] + dis[k, j];//i顶点到k中间点的距离加上k中间点到j点的距离,就是i点到j点(中间通过k点)的距离
if (len < dis[i, j])//如果i到j通过k点转的距离小于i到j直达的距离,说明i-k-j是i-j更短的路径
{
dis[i, j] = len;//更新距离
pre[i, j] = pre[k, j];//更新前驱节点
}
}
}
}
show("F前驱节点", pre);
show("F到其他顶点的距离", dis);
#endregion
}
static void show(string txt,int[,] matrix)
{
Console.WriteLine($"---------------{txt}---------------");
for(int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)
{
for(int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)
{
Console.Write(matrix[i,j]+" ");
}
Console.WriteLine();
}
}
}
}