最短路徑問題:如果從圖中某一頂點(稱為源點)
到達另乙個頂點(稱為終點)的路徑可能不止一條,如何找到一條路徑使得沿此路徑上各邊上的權值總和達到最小。
求帶權有向圖最短路徑問題分為兩種情況:
單源最短路徑問題
問題的提法:給定乙個帶權有向圖g與源點v,求從v到g中其他頂點的最短路徑。限定各邊上的權值大於或等於0.為求得這些路徑最短路徑,迪傑斯特拉(dijkstra)提出按路徑長度的遞增次序,逐步產生最短路徑的演算法。
首先求出長度最短的一條路徑;
再參照它求出長度次短的一條最短路徑;
依次類推,直到從頂點v到其它各頂點的最短路徑全部求出為止。
初始時,頂點集s只包含源點v,即s=,到頂點v到自己的距離為0.頂點集u=v-s包含除v外的其他頂點,源點v到u中頂點i的距離為邊(弧)上的權(若v與i有邊)或∞(若頂點i不是v的出邊相鄰點)從u中選取乙個頂點u,它是源點v到u中距離最小的乙個頂點,然後把頂點u加入s中(該選定的距離就是源點v到頂點u的最短路徑長度)。
以頂點u為新考慮中間點,修改源點v到u中各頂點j(j∈u)的距離。
重複步驟2和3直到s包含所有的頂點,即u為空。
41.(10分)帶權圖(權值非負,表示邊連線的兩頂點間的距離)的最短路徑問題是找出從初始頂點到目標頂點之間的一條最短路徑。假設從初始頂點到目標頂點之間存在路徑,現有一種解決該問題的方法,具體的解題步驟如下:
(1) 設最短路徑初始時僅包含初始頂點,令當前頂點u為初始頂點。
(2) 選擇離u最近且尚未在最短路徑中的乙個頂點v,加入到最短路徑中,修改當前頂點u=v。
(3) 重複步驟(2)直到u是目標頂點時為止。
請問上述方法能否求得最短路徑?若該方法可行,請證明之;否則,請舉例說明。
說明:本題為2023年全國考研題。
解:該方法不一定能(或不能)求得最短路徑。如圖(a)中,設初始頂點為1,目標頂點為4,欲求從頂點1到頂點4之間的最短路徑。顯然這兩頂點之間的最短路徑長度為2。但利用給定的方法求得的路徑長度為3,這條路徑並不是這兩個頂點之間的最短路徑。如圖(b)中,設初始頂點為1,目標頂點為4,欲求從頂點1到頂點4之間的最短路徑。利用給定的方法,無法求出頂點1到頂點4的路徑。
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