以邻接表作存储结构实现求从源点到其余各顶点的最短路径的 Dijkstra C语言算法。

时间: 2023-08-06 10:03:51 浏览: 89
好的,下面是使用 C 语言实现 Dijkstra 算法的代码,假设图的邻接表存储在结构体数组 adjacency_list 中: ```c #include <stdio.h> #include <limits.h> // 定义图的邻接表结构体 struct Edge { int dst; int weight; struct Edge* next; }; struct Graph { int num_vertices; struct Edge** adjacency_list; }; // 创建图的邻接表 struct Graph* create_graph(int num_vertices) { struct Graph* graph = (struct Graph*) malloc(sizeof(struct Graph)); graph->num_vertices = num_vertices; graph->adjacency_list = (struct Edge**) malloc(num_vertices * sizeof(struct Edge*)); for (int i = 0; i < num_vertices; i++) { graph->adjacency_list[i] = NULL; } return graph; } // 添加边到图的邻接表 void add_edge(struct Graph* graph, int src, int dst, int weight) { struct Edge* edge = (struct Edge*) malloc(sizeof(struct Edge)); edge->dst = dst; edge->weight = weight; edge->next = graph->adjacency_list[src]; graph->adjacency_list[src] = edge; } // Dijkstra 算法 void dijkstra(struct Graph* graph, int source, int* dist) { // 初始化 int n = graph->num_vertices; for (int i = 0; i < n; i++) { dist[i] = INT_MAX; } dist[source] = 0; bool visited[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { visited[i] = false; } // 堆优化 struct HeapNode { int dist; int u; }; struct HeapNode heap[n]; int heap_size = 0; bool in_heap[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { in_heap[i] = false; } // 将源点加入堆 heap[heap_size].dist = 0; heap[heap_size].u = source; heap_size++; in_heap[source] = true; // 循环直到堆为空 while (heap_size > 0) { // 从堆中弹出距离源点最近的点 int u = heap[0].u; visited[u] = true; heap_size--; if (heap_size > 0) { heap[0] = heap[heap_size]; } in_heap[u] = false; // 更新 u 的每一个邻居的 dist 值 struct Edge* edge = graph->adjacency_list[u]; while (edge != NULL) { int v = edge->dst; int w = edge->weight; if (!visited[v] && dist[v] > dist[u] + w) { dist[v] = dist[u] + w; // 将 v 加入堆 if (!in_heap[v]) { heap[heap_size].dist = dist[v]; heap[heap_size].u = v; heap_size++; in_heap[v] = true; } else { // 如果 v 已经在堆中,更新堆中 v 的 dist 值 for (int i = 0; i < heap_size; i++) { if (heap[i].u == v) { heap[i].dist = dist[v]; break; } } } // 调整堆 int i = heap_size - 1; while (i > 0) { int parent = (i - 1) / 2; if (heap[parent].dist <= heap[i].dist) { break; } struct HeapNode tmp = heap[parent]; heap[parent] = heap[i]; heap[i] = tmp; i = parent; } } edge = edge->next; } } } // 测试 int main() { struct Graph* graph = create_graph(5); add_edge(graph, 0, 1, 10); add_edge(graph, 0, 3, 5); add_edge(graph, 1, 2, 1); add_edge(graph, 1, 3, 2); add_edge(graph, 2, 4, 4); add_edge(graph, 3, 1, 3); add_edge(graph, 3, 2, 9); add_edge(graph, 3, 4, 2); add_edge(graph, 4, 0, 7); add_edge(graph, 4, 2, 6); int dist[5]; dijkstra(graph, 0, dist); for (int i = 0; i < 5; i++) { printf("dist[%d] = %d\n", i, dist[i]); } return 0; } ``` 其中,堆优化使用了一个结构体数组 heap 和一个布尔数组 in_heap,heap 用于存储堆中的元素,in_heap 用于判断一个点是否已经在堆中。时间复杂度为 O(ElogV),其中 E 表示边的数量,V 表示点的数量。
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