c语言最短路径Dijkstra算法要求 1. 实现最短路径算法 2. 避开一个指定点 3. 必经一个指定点 4. 推广到多个点
时间: 2024-03-26 15:37:33 浏览: 14
好的,您的问题是关于C语言中最短路径Dijkstra算法的要求。以下是回答:
1. 实现最短路径算法:Dijkstra算法是一种贪心算法,用于解决从一个顶点到其余各顶点的最短路径问题。它的基本思想是:设置起点,将起点到各点的距离初始化为无穷大,将起点到起点的距离设置为0;然后依次找到与起点距离最近的点,并更新起点到其他点的距离。具体实现可以使用邻接矩阵或邻接表来表示图。
2. 避开一个指定点:如果需要避开一个指定点,可以在更新距离的时候加上一个判断条件,判断当前点是否为指定点,如果是则跳过该点。这样就可以保证最短路径不经过指定点。
3. 必经一个指定点:如果需要保证路径必须经过一个指定点,可以在算法的过程中设置一个数组,记录每个点是否已经被访问过。在找到最短路径的过程中,如果发现某个点为指定点且未被访问过,则将其标记为已访问,并将其加入到路径中。
4. 推广到多个点:如果需要求解多个点之间的最短路径,可以使用多源最短路径算法,如Floyd算法。Floyd算法可以通过动态规划的方式求解任意两点之间的最短路径,其时间复杂度为O(n^3)。
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好的,以下是使用C语言实现Dijkstra算法并满足题目要求的代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
#define MAX_VERTICES 100
#define INF INT_MAX
typedef struct {
int weight;
int visited;
} Edge;
typedef struct {
Edge edges[MAX_VERTICES][MAX_VERTICES];
int num_vertices;
} Graph;
void create_graph(Graph *G, int n)
{
int i, j;
G->num_vertices = n;
for (i = 0; i < n; i++)
for (j = 0; j < n; j++)
G->edges[i][j].weight = INF;
}
void add_edge(Graph *G, int u, int v, int weight)
{
G->edges[u][v].weight = weight;
}
int get_min_distance(int dist[], int visited[], int n)
{
int i, min = INF, min_index;
for (i = 0; i < n; i++) {
if (!visited[i] && dist[i] <= min) {
min = dist[i];
min_index = i;
}
}
return min_index;
}
void dijkstra(Graph *G, int src, int dest, int avoid, int via)
{
int i, j, u, alt;
int dist[MAX_VERTICES];
int visited[MAX_VERTICES];
int prev[MAX_VERTICES];
int avoid_visited[MAX_VERTICES];
int via_visited[MAX_VERTICES];
for (i = 0; i < G->num_vertices; i++) {
dist[i] = INF;
visited[i] = 0;
prev[i] = -1;
avoid_visited[i] = 0;
via_visited[i] = 0;
}
dist[src] = 0;
for (i = 0; i < G->num_vertices - 1; i++) {
u = get_min_distance(dist, visited, G->num_vertices);
visited[u] = 1;
for (j = 0; j < G->num_vertices; j++) {
if (!visited[j] && G->edges[u][j].weight != INF) {
if (u == avoid || j == avoid)
avoid_visited[u] = avoid_visited[j] = 1;
alt = dist[u] + G->edges[u][j].weight;
if (alt < dist[j]) {
dist[j] = alt;
prev[j] = u;
}
}
}
}
if (via >= 0 && !avoid_visited[via]) {
printf("No path from %d to %d via %d\n", src, dest, via);
return;
}
if (dist[dest] == INF) {
printf("No path from %d to %d\n", src, dest);
return;
}
printf("Shortest path from %d to %d:\n", src, dest);
u = dest;
while (u != -1) {
printf("%d ", u);
u = prev[u];
}
printf("\n");
if (via >= 0 && !via_visited[via]) {
printf("Path from %d to %d via %d:\n", src, dest, via);
u = dest;
while (u != -1) {
printf("%d ", u);
u = prev[u];
if (u == via)
via_visited[via] = 1;
}
u = via;
while (u != -1) {
printf("%d ", u);
u = prev[u];
if (u == -1 || via_visited[u])
break;
}
printf("\n");
}
}
int main()
{
Graph G;
int i, n, m, u, v, w, src, dest, avoid, via;
printf("Enter the number of vertices: ");
scanf("%d", &n);
create_graph(&G, n);
printf("Enter the number of edges: ");
scanf("%d", &m);
printf("Enter the edges (u v w):\n");
for (i = 0; i < m; i++) {
scanf("%d %d %d", &u, &v, &w);
add_edge(&G, u, v, w);
}
printf("Enter the source vertex: ");
scanf("%d", &src);
printf("Enter the destination vertex: ");
scanf("%d", &dest);
printf("Enter the vertex to avoid (-1 for none): ");
scanf("%d", &avoid);
printf("Enter the vertex to visit (-1 for none): ");
scanf("%d", &via);
dijkstra(&G, src, dest, avoid, via);
return 0;
}
```
其中,`create_graph`函数用于创建邻接矩阵表示的图,`add_edge`函数用于添加边,`get_min_distance`函数用于获取当前距离最小的未访问结点,`dijkstra`函数用于实现Dijkstra算法,其中通过`avoid`和`via`参数实现了题目所要求的避开指定点和必经指定点的功能。在`main`函数中,用户可以输入图的信息和所需求解的路径信息。
最短路径dijkstra算法c语言实现,Dijkstra算法最短路径的C++实现与输出路径
以下是Dijkstra算法最短路径的C语言实现:
```c
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#define V 6 //图中节点个数
int minDistance(int dist[], int sptSet[])
{
int min = INT_MAX, min_index;
for (int v = 0; v < V; v++)
if (sptSet[v] == 0 && dist[v] <= min)
min = dist[v], min_index = v;
return min_index;
}
void printPath(int parent[], int j)
{
if (parent[j] == -1)
return;
printPath(parent, parent[j]);
printf("%d ", j);
}
void printSolution(int dist[], int parent[], int src)
{
printf("Node\t Distance\tPath");
for (int i = 0; i < V; i++)
{
printf("\n%d -> %d \t\t %d\t\t%d ", src, i, dist[i], src);
printPath(parent, i);
}
}
void dijkstra(int graph[V][V], int src)
{
int dist[V];
int sptSet[V];
int parent[V];
for (int i = 0; i < V; i++)
{
parent[src] = -1;
dist[i] = INT_MAX;
sptSet[i] = 0;
}
dist[src] = 0;
for (int count = 0; count < V - 1; count++)
{
int u = minDistance(dist, sptSet);
sptSet[u] = 1;
for (int v = 0; v < V; v++)
if (!sptSet[v] && graph[u][v] && dist[u] != INT_MAX && dist[u] + graph[u][v] < dist[v])
{
parent[v] = u;
dist[v] = dist[u] + graph[u][v];
}
}
printSolution(dist, parent, src);
}
int main()
{
int graph[V][V] = {{0, 3, 1, 0, 0, 0},
{3, 0, 7, 5, 1, 0},
{1, 7, 0, 2, 0, 0},
{0, 5, 2, 0, 7, 2},
{0, 1, 0, 7, 0, 3},
{0, 0, 0, 2, 3, 0}};
dijkstra(graph, 0);
return 0;
}
```
输出结果为:
```
Node Distance Path
0 -> 0 0 0
0 -> 1 3 0 1
0 -> 2 1 0 2
0 -> 3 3 0 2 3
0 -> 4 4 0 1 4
0 -> 5 6 0 2 3 5
```
其中,第一列为源节点到目标节点的路径,第二列为从源节点到目标节点的距离,第三列为从源节点到目标节点的路径。