python实现dijkstra单源最短路径问题

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发表于 2023-8-24 11:38 |只看该作者 |倒序浏览

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Dijkstra算法是一种用于解决单源最短路径问题的常用算法，由荷兰计算机科学家Edsger Dijkstra在1956年提出。该算法可以计算出给定源节点到图中所有其他节点的最短路径。
Dijkstra算法的基本思想如下：

1.初始化：将源节点标记为已访问，并将与源节点直接相连的节点的距离初始化为源节点到这些节点的距离。将源节点视为当前节点。
2.选择当前节点的未访问邻居节点中距离最小的节点，将其标记为已访问。
3.更新节点距离：遍历当前节点的所有邻居节点，计算从源节点经过当前节点到达邻居节点的距离。如果这个距离小于邻居节点已有的距离，则更新邻居节点的距离为更小的值。
4.从未访问的节点中选择下一个当前节点，即从尚未访问的节点中选择距离最小的节点作为新的当前节点，重复步骤2和3。
5.重复步骤2、3和4，直到所有节点都被标记为已访问，或者当不存在未访问节点时结束。此时，所有节点的最短路径已经计算出来。
6.最终得到源节点到每个节点的最短距离以及对应的最短路径。

Dijkstra算法使用了贪心策略，每次选择当前未访问节点中距离源节点最近的节点进行访问，确保了每次访问的节点都是当前最优的选择。该算法适用于非负权重的有向图或无向图。
Dijkstra算法的时间复杂度为O(V^2)，其中V是图中节点的数量。可以通过使用优先队列（如最小堆）来优化算法的时间复杂度为O((V+E)logV)，其中E是图中边的数量。这种优化称为Dijkstra算法的堆优化版本。
Dijkstra算法在路径规划、网络路由等许多应用中得到广泛应用，并且是其他算法（如A*算法）的基础。它提供了一种有效的方法来计算图中节点之间的最短路径，并且可以根据需要衍生出其他信息，如最短路径的具体路径。

下面是代码