c语言编程实现无向图求任意两顶点之间的最短路径

时间: 2024-03-18 13:41:32 浏览: 63
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C语言寻找无向图两点间的最短路径

实现无向图求任意两顶点之间的最短路径,可以使用Dijkstra算法或者Floyd算法。 Dijkstra算法: 1. 初始化所有顶点的最短路径为无限大,起点的最短路径为0 2. 选择一个当前未确定最短路径的顶点,标记该顶点已经确定最短路径 3. 更新当前顶点的邻接顶点的最短路径,如果经过当前顶点到达邻接顶点的路径更短,则更新邻接顶点的最短路径 4. 重复步骤2和3,直到所有顶点的最短路径都被确定 Floyd算法: 1. 初始化邻接矩阵,如果两个顶点之间有边,则矩阵中该位置的值为边的权重,否则为无限大 2. 对于每一个顶点k,更新所有顶点i和j之间的最短路径,即更新矩阵中i和j位置的值,如下公式所示: dist[i][j] = min(dist[i][j], dist[i][k] + dist[k][j]) 3. 重复步骤2,直到所有顶点之间的最短路径都被求出 具体实现可以参考下面的代码示例: 使用Dijkstra算法: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <limits.h> #define MAX_VERTICES 100 typedef struct { int weight; int visited; } Edge; typedef struct { Edge edges[MAX_VERTICES][MAX_VERTICES]; int n; } Graph; void init_graph(Graph* g, int n) { g->n = n; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { g->edges[i][j].weight = INT_MAX; g->edges[i][j].visited = 0; } } } void add_edge(Graph* g, int u, int v, int weight) { g->edges[u][v].weight = weight; g->edges[v][u].weight = weight; } void dijkstra(Graph* g, int start, int end) { int dist[MAX_VERTICES]; int path[MAX_VERTICES]; for (int i = 0; i < g->n; i++) { dist[i] = g->edges[start][i].weight; path[i] = start; } dist[start] = 0; g->edges[start][start].visited = 1; for (int i = 0; i < g->n; i++) { int min_dist = INT_MAX; int u = start; for (int j = 0; j < g->n; j++) { if (!g->edges[j][j].visited && dist[j] < min_dist) { min_dist = dist[j]; u = j; } } g->edges[u][u].visited = 1; if (u == end) { break; } for (int v = 0; v < g->n; v++) { if (g->edges[u][v].weight < INT_MAX) { int new_dist = dist[u] + g->edges[u][v].weight; if (new_dist < dist[v]) { dist[v] = new_dist; path[v] = u; } } } } printf("Shortest path from %d to %d: %d\n", start, end, dist[end]); printf("Path: %d", end); int p = path[end]; while (p != start) { printf(" <- %d", p); p = path[p]; } printf(" <- %d\n", start); } int main() { Graph g; init_graph(&g, 6); add_edge(&g, 0, 1, 5); add_edge(&g, 0, 2, 1); add_edge(&g, 1, 2, 2); add_edge(&g, 1, 3, 4); add_edge(&g, 2, 3, 1); add_edge(&g, 2, 4, 6); add_edge(&g, 3, 4, 1); add_edge(&g, 3, 5, 5); add_edge(&g, 4, 5, 2); dijkstra(&g, 0, 5); return 0; } ``` 使用Floyd算法: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <limits.h> #define MAX_VERTICES 100 typedef struct { int weight; } Edge; typedef struct { Edge edges[MAX_VERTICES][MAX_VERTICES]; int n; } Graph; void init_graph(Graph* g, int n) { g->n = n; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { g->edges[i][j].weight = INT_MAX; } g->edges[i][i].weight = 0; } } void add_edge(Graph* g, int u, int v, int weight) { g->edges[u][v].weight = weight; g->edges[v][u].weight = weight; } void floyd(Graph* g) { for (int k = 0; k < g->n; k++) { for (int i = 0; i < g->n; i++) { for (int j = 0; j < g->n; j++) { if (g->edges[i][k].weight < INT_MAX && g->edges[k][j].weight < INT_MAX) { int new_weight = g->edges[i][k].weight + g->edges[k][j].weight; if (new_weight < g->edges[i][j].weight) { g->edges[i][j].weight = new_weight; } } } } } } int main() { Graph g; init_graph(&g, 6); add_edge(&g, 0, 1, 5); add_edge(&g, 0, 2, 1); add_edge(&g, 1, 2, 2); add_edge(&g, 1, 3, 4); add_edge(&g, 2, 3, 1); add_edge(&g, 2, 4, 6); add_edge(&g, 3, 4, 1); add_edge(&g, 3, 5, 5); add_edge(&g, 4, 5, 2); floyd(&g); printf("Shortest path from 0 to 5: %d\n", g.edges[0][5].weight); return 0; } ```
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