dijkstra算法c++类模板实现

时间: 2023-08-02 14:05:05 浏览: 47
以下是Dijkstra算法的C++类模板实现,可以适用于任何具有权重边的图(有向或无向): ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <queue> #include <limits> template <typename T> class Dijkstra { private: std::vector<std::vector<std::pair<int, T>>> graph; // 存储图的邻接表 std::vector<T> dist; // 存储每个顶点的最短距离 std::vector<int> prev; // 存储每个顶点在最短路径中的前驱结点 const T INF = std::numeric_limits<T>::max(); // 无穷大 public: Dijkstra(const std::vector<std::vector<std::pair<int, T>>>& g) : graph(g) {} void run(int start) { int n = graph.size(); dist.assign(n, INF); prev.assign(n, -1); // 使用小根堆存储每个顶点的最短距离及其编号 std::priority_queue<std::pair<T, int>, std::vector<std::pair<T, int>>, std::greater<>> pq; pq.emplace(0, start); dist[start] = 0; while (!pq.empty()) { auto [d, u] = pq.top(); pq.pop(); // 如果当前节点已经被处理过,就直接跳过 if (dist[u] < d) { continue; } // 遍历当前节点所有的邻居节点 for (auto [v, w] : graph[u]) { T newDist = dist[u] + w; if (newDist < dist[v]) { dist[v] = newDist; prev[v] = u; pq.emplace(newDist, v); } } } } // 获取从起点到终点的最短距离 T getDistance(int end) const { return dist[end]; } // 获取从起点到终点的最短路径 std::vector<int> getPath(int end) const { std::vector<int> path; for (int u = end; u != -1; u = prev[u]) { path.push_back(u); } std::reverse(path.begin(), path.end()); return path; } }; ``` 使用示例: ```c++ int main() { // 构建有向图 int n = 5; std::vector<std::vector<std::pair<int, int>>> graph(n); graph[0].emplace_back(1, 10); graph[0].emplace_back(3, 5); graph[1].emplace_back(2, 1); graph[1].emplace_back(3, 2); graph[2].emplace_back(4, 4); graph[3].emplace_back(1, 3); graph[3].emplace_back(2, 9); graph[3].emplace_back(4, 2); // 运行Dijkstra算法 Dijkstra<int> dijkstra(graph); dijkstra.run(0); // 输出结果 for (int i = 0; i < n; i++) { std::cout << "Distance from 0 to " << i << ": " << dijkstra.getDistance(i) << std::endl; auto path = dijkstra.getPath(i); std::cout << "Path from 0 to " << i << ": "; for (int u : path) { std::cout << u << " "; } std::cout << std::endl; } return 0; } ``` 输出结果: ``` Distance from 0 to 0: 0 Path from 0 to 0: 0 Distance from 0 to 1: 8 Path from 0 to 1: 0 3 1 Distance from 0 to 2: 9 Path from 0 to 2: 0 3 1 2 Distance from 0 to 3: 5 Path from 0 to 3: 0 3 Distance from 0 to 4: 7 Path from 0 to 4: 0 3 4 ```

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