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Dijkstra算法与MATLAB实现:单源最短路径探索
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更新于2024-06-29
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本资源是一份详细介绍了图论算法及MATLAB程序的文档,主要关注于单源最短路径问题及其解决方案——Dijkstra算法。Dijkstra算法是一种用于解决最短路径问题的贪心算法,其核心思想是从给定的源点开始,逐步扩展到图中的其他点,每次选择当前未访问的节点中与源点距离最小的节点,直到所有节点都被访问或达到终点。 1.1 Dijkstra算法的步骤: - 初始化:设一个集合S包含源点,所有其他点标记为未访问,记录每个点到源点的最短距离(初始为无穷大),以及到达这些点的前一个节点(初始为空)。 - 路径更新:在S中选择距离源点最近但未访问过的节点v,通过遍历相邻节点更新它们的距离和前驱节点,直至找到整个图中的最短路径。 - 扩展:如果存在更短路径到达某个节点,更新其距离和前驱节点;重复此过程,直到找到目标节点或确定无更短路径。 - 结果存储:在MATLAB实现中,使用距离矩阵表示节点间的权重,通过查找并更新距离最小的节点来推进算法。 文档还提供了MATLAB函数`Dijkstra(ma)`的实现代码,该函数接收一个距离矩阵`ma`作为输入,返回一个矩阵,其中包含每个节点的极点号、最短距离和前驱节点。函数通过双重循环迭代,首先找到未访问节点中的最小距离,然后更新已访问节点的最短路径信息。 总结起来,这份文档不仅解释了Dijkstra算法的基本概念和工作原理,还提供了实际的编程实现,对于理解和应用图论中的单源最短路径问题具有很高的实用价值。
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解决此问题能够用穷举法,从 A 到 A 有 48 条路径,只须比较 47
次,便可
1
16
获得最短路径为: A →A →A → A →A → A →A ,最短距离
为 18 。
1
2
5
8
12
15
16
也能够使用 Dijkstra 算法。这里,我们动向规划解决此问题。注
意到最短
k 站经过 ,则这一最短路径
在由
k
P
路径有这样一个特征,即假如最短路径
的第
P 出发抵达终点的那一部分路径,关于始点为 P 到终点的全部可能的路
径来说,
k
k
必然也是距离最短的。依据最短路径这一特征, 启迪我们计算时从最后一
段开始,
从后向前逐渐递推的方法,求出各点到 A 的最短
路径。
16
在算法中,我们用数组六元数组 ss 表示中间车站的个数 ( A 也作
为中间车
1
站) ,用距离矩阵 path 表示该图。为简易起见,把该图看作有向图,各边
的方向均
为从左到右,则 path 不是对称矩阵,如 path(12,14)=5 ,而
path(14,12)=0( 用
0 表示不通道路 ) 。用 3′16 矩阵 spath 表示算法结果,第一行表示结点
序号,第
二行表示该结点到终点的最短距离,第三行表示该结点到终点的最短路
径上的下
一结点序号。下边给出
MATLAB实现算法
。
function [scheme] =
ShortestPath(path,ss)
%利用动向规划求最短路径
%path 是距离矩阵 ,ss 是车站个数
n=size(path,1);% 结点个数
scheme=zeros(3,n);% 结构结果矩
阵
scheme(1,:)=1:n;% 设置结点序号
scheme(2,1:n-1)=realmax;%
k=n-1;% 记录第一阶段结点最大
序号
for i=size(ss,2):-1:1;%
预设距离值
控制循环阶段
数
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春哥111
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