dij算法为什么不能处理负权,以及dij算法变种

对于上面那张图,是可以用dij算法求解出正确答案,但那只是巧合而已。

我们再看看下面这张图。

 

dij算法为什么不能处理负权,以及dij算法变种

dist[4] 是不会被正确计算的。 因为dij算法认为从队列出来的点,(假设为u)肯定是已经求出最短路的点,标记点u。并用点u更新其它点。

所以如果存在负权使得这个点的权值更小,那么会更新dist[u], 但是因为这个点已经被标记了,所以dij算法不会用这个点来更新其它点,所以就导致了算法的错误。

归结原因,dij算法在存在负权的时候,过早得确立某个点最短路,以至于如果这个点不是最短路,就会导致错误。

 如下面的算法所示

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <string.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <algorithm>
 5 #include <iostream>
 6 #include <queue>
 7 #include <stack>
 8 #include <vector>
 9 #include <map>
10 #include <set>
11 #include <string>
12 #include <math.h>
13 using namespace std;
14 #pragma warning(disable:4996)
15 typedef long long LL;                   
16 const int INF = 1<<30;
17 
18 const int N = 1000 + 10;
19 struct Edge
20 {
21     int to,dist;
22     bool operator<(const Edge&rhs)const
23     {
24         return dist > rhs.dist;
25     }
26 };
27 vector<Edge> g[N];
28 int dist[N];
29 bool vis[N];
30 void dij(int start, int n)
31 {
32     memset(vis,0,sizeof(vis));
33     for(int i=1; i<=n; ++i)
34         dist[i] = INF;
35     priority_queue<Edge> q;
36     Edge tmp,cur;
37     dist[start] = cur.dist = 0;
38     cur.to = start;
39     q.push(cur);
40     while(!q.empty())
41     {
42         cur = q.top(); q.pop();
43         int u = cur.to;
44 
45         /*
46         如果u被用来更新过其它点,那么即使存在负权使得dist[u]变小,
47         那么dij算法也不会再用u来更新其它点,这就是dij不能处理负权回路的原因
48         */
49         if(vis[u]) continue;
50         vis[u] = true;
51         for(int i=0; i<g[u].size(); ++i)
52         {
53             int v = g[u][i].to;
54             if(dist[v] > dist[u] + g[u][i].dist)
55             {
56                 tmp.dist = dist[v] = dist[u] + g[u][i].dist;
57                 tmp.to = v;
58                 q.push(tmp);
59             }
60         }
61     }
62     
63 }
64 
65 int main()
66 {
67     int n,m,a,b,c,i;
68     Edge tmp;
69     while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
70     {
71         for(i=0; i<m; ++i)
72         {
73             scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
74             tmp.to = b;
75             tmp.dist=  c;
76             g[a].push_back(tmp);
77         }
78         dij(1,n);
79         for(i=1; i<=n; ++i)
80             printf("%d ",dist[i]);
81         puts("");
82     }
83     return 0;
84 }
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