Golang实现Dijkstra算法过程详解
作者:Hello.Reader
1.实现过程详解
Dijkstra 算法是一种用于计算无向图的最短路径的算法。它是基于贪心策略的,每次选择当前距离起始节点最近的未访问节点进行访问,并更新其相邻节点的距离值,以得到最短路径。
在实现 Dijkstra 算法时,需要按照以下步骤进行:
1.初始化 visited 和 distance 数组
首先,需要定义两个数组 visited 和 distance。visited 数组用于记录节点是否被访问过,distance 数组用于记录起始节点到各个节点的最短距离。
具体实现中,需要遍历整个节点集合,将 visited 数组初始化为 false,distance 数组初始化为一个足够大的值(例如 math.MaxInt32)。
2.起始节点到自身的距离为 0
起始节点到自身的距离为 0,需要将 distance 数组中起始节点的距离值赋为 0。
3.计算从起始节点到所有其他节点的最短距离
需要在循环中进行以下操作:
- 找到距离起始节点最近的未访问节点
具体实现中,可以遍历整个节点集合,找到未访问节点中距离起始节点最近的节点,将其标记为当前节点。
- 标记当前节点为已访问
需要将当前节点标记为已访问,将其 visited 数组值设为 true。
- 更新起始节点到其他节点的距离
需要遍历当前节点的相邻节点,计算从起始节点到该节点的距离,并更新 distance 数组中该节点的距离值,如果计算出的距离值比当前 distance 数组中该节点的距离值更小,则更新为该值。
这个循环将一直执行到所有节点都被访问为止,或者找不到距离起始节点最近的未访问节点。
4.返回 distance 数组
算法执行结束后,需要返回 distance 数组,其中 distance[i] 表示起始节点到节点 i 的最短距离。
2.完整代码实现
package main import ( "fmt" "math" ) // Dijkstra 算法用于计算无向图的最短路径 func dijkstra(graph [][]int, startNode int) []int { // 获取节点数 nodesCount := len(graph) // 初始化 visited 和 distance 数组 visited := make([]bool, nodesCount) distance := make([]int, nodesCount) for i := 0; i < nodesCount; i++ { visited[i] = false distance[i] = math.MaxInt32 // 赋初值为最大值 } // 起始节点到自身的距离为 0 distance[startNode] = 0 // 计算从起始节点到所有其他节点的最短距离 for i := 0; i < nodesCount-1; i++ { minDistance := math.MaxInt32 // 最短距离的初始值为最大值 currentNode := -1 // 找到距离起始节点最近的未访问节点 for j := 0; j < nodesCount; j++ { if !visited[j] && distance[j] < minDistance { minDistance = distance[j] currentNode = j } } // 如果没有找到最近的未访问节点,则退出循环 if currentNode == -1 { break } // 标记当前节点为已访问 visited[currentNode] = true // 更新起始节点到其他节点的距离 for j := 0; j < nodesCount; j++ { if graph[currentNode][j] != -1 { newDistance := distance[currentNode] + graph[currentNode][j] if newDistance < distance[j] { distance[j] = newDistance } } } } return distance } func main() { // 初始化无向图 graph := [][]int{ {-1, 2, -1, 6, -1}, {2, -1, 3, 8, 5}, {-1, 3, -1, -1, 7}, {6, 8, -1, -1, 9}, {-1, 5, 7, 9, -1}, } startNode := 0 // 起始节点为 0 distances := dijkstra(graph, startNode) // 输出起始节点到其他节点的最短距离 fmt.Println("Shortest distances from node", startNode, "to all other nodes:") for i, d := range distances { fmt.Printf("Node %d: %d\n", i, d) } }
这个程序实现了一个简单的 Dijkstra 算法来计算给定无向图的最短路径。它通过一个二维数组 graph 表示图中节点之间的连通性和距离。graph[i][j] 表示节点 i 和 j 之间的距离,如果它们之间没有边相连,则值为 -1。然后,程序调用 dijkstra 函数来计算从指定起始节点到所有其他节点的最短距离,并将结果输出到控制台。
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