知识大全 JAVA编程语言程序开发技术Dijkstra

Posted 2022-07-19 路径

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　　Dijkstra（迪杰斯特拉）算法是典型的最短路径路由算法用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径主要特点是以起始点为中心向外层层扩展直到扩展到终点为止

　　Dijkstra一般的表述通常有两种方式一种用永久和临时标号方式一种是用OPEN CLOSE表方式

　　用OPEN CLOSE表的方式其采用的是贪心法的算法策略大概过程如下

　　声明两个集合 open和close open用于存储未遍历的节点 close用来存储已遍历的节点

　　初始阶段将初始节点放入close 其他所有节点放入open

　　以初始节点为中心向外一层层遍历获取离指定节点最近的子节点放入close并从新计算路径直至close包含所有子节点

　　代码实例如下

　　Node对象用于封装节点信息包括名字和子节点

　　[java]

　　public class Node

　　private String name;

　　private Map<Node Integer> child=new HashMap<Node Integer>（）

　　public Node（String name）

　　this name=name;

　　public String getName（）

　　return name;

　　public void setName（String name）

　　this name = name;

　　public Map<Node Integer> getChild（）

　　return child;

　　public void setChild（Map<Node Integer> child）

　　this child = child;

　　MapBuilder用于初始化数据源返回图的起始节点

　　[java]

　　public class MapBuilder

　　public Node build（Set<Node> open Set<Node> close）

　　Node nodeA=new Node（ A ）

　　Node nodeB=new Node（ B ）

　　Node nodeC=new Node（ C ）

　　Node nodeD=new Node（ D ）

　　Node nodeE=new Node（ E ）

　　Node nodeF=new Node（ F ）

　　Node nodeG=new Node（ G ）

　　Node nodeH=new Node（ H ）

　　nodeA getChild（） put（nodeB ）

　　nodeA getChild（） put（nodeC ）

　　nodeA getChild（） put（nodeD ）

　　nodeA getChild（） put（nodeG ）

　　nodeA getChild（） put（nodeF ）

　　nodeB getChild（） put（nodeA ）

　　nodeB getChild（） put（nodeF ）

　　nodeB getChild（） put（nodeH ）

　　nodeC getChild（） put（nodeA ）

　　nodeC getChild（） put（nodeG ）

　　nodeD getChild（） put（nodeA ）

　　nodeD getChild（） put（nodeE ）

　　nodeE getChild（） put（nodeD ）

　　nodeE getChild（） put（nodeF ）

　　nodeF getChild（） put（nodeE ）

　　nodeF getChild（） put（nodeB ）

　　nodeF getChild（） put（nodeA ）

　　nodeG getChild（） put（nodeC ）

　　nodeG getChild（） put（nodeA ）

　　nodeG getChild（） put（nodeH ）

　　nodeH getChild（） put（nodeB ）

　　nodeH getChild（） put（nodeG ）

　　open add（nodeB）

　　open add（nodeC）

　　open add（nodeD）

　　open add（nodeE）

　　open add（nodeF）

　　open add（nodeG）

　　open add（nodeH）

　　close add（nodeA）

　　return nodeA;

　　图的结构如下图所示

　　Dijkstra对象用于计算起始节点到所有其他节点的最短路径

　　[java]

　　public class Dijkstra

　　Set<Node> open=new HashSet<Node>（）

　　Set<Node> close=new HashSet<Node>（）

　　Map<String Integer> path=new HashMap<String Integer>（） //封装路径距离

　　Map<String String> pathInfo=new HashMap<String String>（） //封装路径信息

　　public Node init（）

　　//初始路径因没有A >E这条路径所以path（E）设置为Integer MAX_VALUE

　　path put（ B ）

　　pathInfo put（ B A >B ）

　　path put（ C ）

　　pathInfo put（ C A >C ）

　　path put（ D ）

　　pathInfo put（ D A >D ）

　　path put（ E Integer MAX_VALUE）

　　pathInfo put（ E A ）

　　path put（ F ）

　　pathInfo put（ F A >F ）

　　path put（ G ）

　　pathInfo put（ G A >G ）

　　path put（ H Integer MAX_VALUE）

　　pathInfo put（ H A ）

　　//将初始节点放入close 其他节点放入open

　　Node start=new MapBuilder（） build（open close）

　　return start;

　　public void putePath（Node start）

　　Node nearest=getShortestPath（start） //取距离start节点最近的子节点放入close

　　if（nearest==null）

　　return;

　　close add（nearest）

　　open remove（nearest）

　　Map<Node Integer> childs=nearest getChild（）

　　for（Node child:childs keySet（））

　　if（ntains（child））//如果子节点在open中

　　Integer newCompute=path get（nearest getName（））+childs get（child）

　　if（path get（child getName（））>newCompute）//之前设置的距离大于新计算出来的距离

　　path put（child getName（） newCompute）

　　pathInfo put（child getName（） pathInfo get（nearest getName（））+ > +child getName（））

　　putePath（start） //重复执行自己确保所有子节点被遍历

　　putePath（nearest） //向外一层层递归直至所有顶点被遍历

　　public void printPathInfo（）

　　Set<Map Entry<String String》 pathInfos=pathInfo entrySet（）

　　for（Map Entry<String String> pathInfo:pathInfos）

　　System out println（pathInfo getKey（）+ : +pathInfo getValue（））

　　/**

　　* 获取与node最近的子节点

　　private Node getShortestPath（Node node）

　　Node res=null;

　　int minDis=Integer MAX_VALUE;

　　Map<Node Integer> childs=node getChild（）

　　for（Node child:childs keySet（））

　　if（ntains（child））

　　int distance=childs get（child）

　　if（distance<minDis）

　　minDis=distance;

　　res=child;

　　return res;

　　Main用于测试Dijkstra对象

　　[java]

　　public class Main

　　public static void main（String[] args）

　　Dijkstra test=new Dijkstra（）

　　Node start=test init（）

　　putePath（start）

　　test printPathInfo（）

　　打印输出如下

　　D:A >D

　　E:A >F >E

　　F:A >F

　　G:A >C >G

　　B:A >B

　　C:A >C

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