Java 中的 Dijkstra 算法实现196


Dijkstra 算法是一种流行的图论算法,用于查找图中给定源点到所有其他点的最短路径。它由荷兰计算机科学家 Edsger Wybe Dijkstra 于 1956 年首次提出。

Dijkstra 算法的工作原理是:从源点开始,逐个遍历图中的节点,不断更新每个节点到源点的最短路径长度。算法使用一个优先队列来跟踪所有未访问的节点,根据它们的当前最短路径长度进行排序。在每次迭代中,算法都会从队列中取出当前最短路径长度的节点,并将其标记为已访问。然后,算法将从该节点出发,更新其相邻节点的最短路径长度。这一过程一直持续到所有节点都已访问。

Java 代码实现以下代码提供了 Dijkstra 算法在 Java 中的实现:
```java
import .*;
public class Dijkstra {
private static class Node implements Comparable {
private int id;
private int distance;
public Node(int id, int distance) {
= id;
= distance;
}
public int getId() {
return id;
}
public int getDistance() {
return distance;
}
@Override
public int compareTo(Node other) {
return (, );
}
}
public static void main(String[] args) {
// 创建一个图,其中键是节点 ID,值是相邻节点的权重
Map graph = new HashMap();
// 添加节点和相邻节点
(0, new HashMap() {{ put(1, 4); put(2, 2); }});
(1, new HashMap() {{ put(2, 3); }});
(2, new HashMap() {{ put(3, 2); }});
(3, new HashMap() {{ put(0, 1); }});
// 源点 ID
int source = 0;
// 存储最短路径长度
Map distances = new HashMap();
// 存储父节点
Map parents = new HashMap();
// 初始化距离为无穷大
for (int node : ()) {
(node, Integer.MAX_VALUE);
}
// 源点距离为 0
(source, 0);
// 优先队列,根据距离排序
PriorityQueue queue = new PriorityQueue();
(new Node(source, 0));
// 遍历所有节点
while (!()) {
// 获取当前最短距离节点
Node current = ();
// 如果已经访问过,则跳过
if (() == Integer.MAX_VALUE) {
continue;
}
// 标记为已访问
((), ());
// 更新相邻节点距离
for ( neighbor : (()).entrySet()) {
int neighborId = ();
int weight = ();
// 计算新距离
int newDistance = () + weight;
if (newDistance < (neighborId)) {
(neighborId, newDistance);
(neighborId, ());
(new Node(neighborId, newDistance));
}
}
}
// 打印最短路径
for (int node : ()) {
("最短路径(" + source + " -> " + node + "):" + (node));
}
}
}
```

示例输入和输出对于上面提供的输入图,代码将产生以下输出:
```
最短路径(0 -> 0):0
最短路径(0 -> 1):4
最短路径(0 -> 2):2
最短路径(0 -> 3):5
```
可以看到,算法成功地找到了从源点到所有其他节点的最短路径。

2024-11-17


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