logo

Що таке алгоритм Дейкстри? | Вступ до алгоритму найкоротшого шляху Дейкстри

У цій статті ми обговоримо один із найвідоміших алгоритмів найкоротшого шляху, тобто алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри, який був розроблений голландським комп’ютерним науковцем Едсгером В. Дейкстрою в 1956 році. Крім того, ми проведемо аналіз складності для цього алгоритму, а також подивіться, чим він відрізняється від інших алгоритмів найкоротшого шляху.

Зміст

algorithm dijkstra-(1)



Алгоритм Дейкстри:

Алгоритм Дейкстри це популярний алгоритм для розв’язування багатьох проблем найкоротшого шляху з одним джерелом, що мають невід’ємну вагу ребра в графах, тобто він полягає у знаходженні найкоротшої відстані між двома вершинами на графі. Він був задуманий голландським комп'ютерним вченим Едсгер В. Дейкстра в 1956 році.

Алгоритм підтримує набір відвіданих вершин і набір невідвіданих вершин. Він починається з вихідної вершини та ітеративно вибирає невідвідану вершину з найменшою орієнтовною відстанню від джерела. Потім він відвідує сусідів цієї вершини та оновлює їхні орієнтовні відстані, якщо знайдено коротший шлях. Цей процес триває, доки не буде досягнуто вершину призначення або не буде відвідано всіх доступних вершин.

Потреба в алгоритмі Дейкстри (мета та випадки використання)

Потреба в алгоритмі Дейкстри виникає в багатьох програмах, де критично важливо знайти найкоротший шлях між двома точками.

Наприклад Його можна використовувати в протоколах маршрутизації для комп’ютерних мереж, а також використовувати картографічними системами для пошуку найкоротшого шляху між початковою точкою та пунктом призначення (як пояснюється в Як працює Google Maps? )

Чи може алгоритм Дейкстри працювати як на орієнтованих, так і на неорієнтованих графах?

Так , алгоритм Дейкстри може працювати як на орієнтованих графах, так і на неорієнтованих графах, оскільки цей алгоритм розроблений для роботи з будь-яким типом графа, якщо він відповідає вимогам наявності невід’ємних ваг ребер і зв’язності.

  • У орієнтованому графі кожне ребро має напрямок, що вказує напрямок руху між вершинами, з’єднаними ребром. У цьому випадку алгоритм дотримується напрямку країв під час пошуку найкоротшого шляху.
  • У неорієнтованому графі ребра не мають напрямку, і алгоритм може рухатися як вперед, так і назад уздовж ребер під час пошуку найкоротшого шляху.

Алгоритм для алгоритму Дейкстри:

  1. Позначте вихідний вузол поточною відстанню 0, а решту — нескінченністю.
  2. Встановіть невідвіданий вузол із найменшою поточною відстанню як поточний вузол.
  3. Для кожного сусіда N поточного вузла додає поточну відстань до сусіднього вузла з вагою ребра, що з’єднує 0->1. Якщо вона менша за поточну відстань Node, встановіть її як нову поточну відстань N.
  4. Позначте поточний вузол 1 як відвіданий.
  5. Перейдіть до кроку 2, якщо є якісь невідвідані вузли.

Як працює алгоритм Дейкстри?

Давайте подивимося, як працює алгоритм Дейкстри, на прикладі, наведеному нижче:

Алгоритм Дейкстри згенерує найкоротший шлях від вузла 0 до всіх інших вузлів на графі.

Розгляньте наведений нижче графік:

Дейкстра

Алгоритм Дейкстри

Алгоритм згенерує найкоротший шлях від вузла 0 до всіх інших вузлів на графі.

Для цього графіка ми припустимо, що вага ребер представляє відстань між двома вузлами.

приклади автоматів dfa

Як ми бачимо, у нас найкоротший шлях від
Вузол 0 до вузла 1, від
Вузол 0 до вузла 2, від
Вузол 0 до вузла 3, від
Вузол 0 до вузла 4, від
Вузол від 0 до вузла 6.

Спочатку у нас є набір ресурсів, наведених нижче:

  • Відстань від вихідного вузла до самого себе дорівнює 0. У цьому прикладі вихідний вузол дорівнює 0.
  • Відстань від вихідного вузла до всіх інших вузлів невідома, тому ми позначаємо їх усі як нескінченність.

Приклад: 0 -> 0, 1-> ∞,2-> ∞,3-> ∞,4-> ∞,5-> ∞,6-> ∞.

  • ми також матимемо масив невідвіданих елементів, які відстежуватимуть невідвідані або непомічені вузли.
  • Алгоритм завершиться, коли всі вузли, позначені як відвідані, і відстань між ними додано до шляху. Невідвідані вузли:- 0 1 2 3 4 5 6.

Крок 1: Почніть із вузла 0 і позначте вузол як відвіданий, як ви можете перевірити на зображенні нижче. Відвіданий вузол позначено червоним.

Дейкстра

Алгоритм Дейкстри

Крок 2: Перевірте наявність суміжних вузлів. Тепер ми повинні вибрати (вибрати вузол 1 із відстанню 2 або вибрати вузол 2 із відстанню 6) і вибрати вузол із мінімальною відстанню. На цьому кроці Вузол 1 Мінімальна відстань до сусіднього вузла, тому позначте його як відвіданий і додайте відстань.

Відстань: вузол 0 -> вузол 1 = 2

Дейкстра

Алгоритм Дейкстри

крок 3: Потім перемістіть вперед і перевірте наявність сусіднього вузла, який є вузлом 3, тому позначте його як відвіданий і додайте відстань. Тепер відстань буде:

Відстань: вузол 0 -> вузол 1 -> вузол 3 = 2 + 5 = 7

Дейкстра

Алгоритм Дейкстри

підручник ssis

крок 4: Знову у нас є два варіанти для суміжних вузлів (ми можемо вибрати вузол 4 з відстанню 10 або ми можемо вибрати вузол 5 з відстанню 15), тому виберіть вузол з мінімальною відстанню. На цьому кроці Вузол 4 Мінімальна відстань до сусіднього вузла, тому позначте його як відвіданий і додайте відстань.

Відстань: вузол 0 -> вузол 1 -> вузол 3 -> вузол 4 = 2 + 5 + 10 = 17

Дейкстра

Алгоритм Дейкстри

крок 5: Знову, рухайтеся вперед і перевірте, чи є сусідній вузол Вузол 6 , тому позначте його як відвідане та додайте відстань. Тепер відстань буде:

Відстань: вузол 0 -> вузол 1 -> вузол 3 -> вузол 4 -> вузол 6 = 2 + 5 + 10 + 2 = 19

Дейкстра

Алгоритм Дейкстри

Таким чином, найкоротша відстань від вихідної вершини становить 19, що є оптимальним

бульбашкове сортування в java

Псевдокод для алгоритму Дейкстри

функція Дейкстра (Графік, джерело):
// Ініціалізувати відстані до всіх вузлів як нескінченність, а до вихідного вузла як 0.

відстані = карта (всі вузли -> нескінченність)

відстані = 0

// Ініціалізація порожнього набору відвіданих вузлів і черги пріоритетів для відстеження вузлів для відвідування.
відвіданий = порожній набір
queue = new PriorityQueue()
queue.enqueue(джерело, 0)

// Цикл, доки не буде відвідано всі вузли.
поки черга не порожня:
// Вилучаємо з черги вузол із найменшою відстанню від черги пріоритету.
поточний = queue.dequeue()

// Якщо вузол уже відвідано, пропустіть його.
якщо відвідано:
продовжувати

// Позначити вузол як відвіданий.
visited.add(поточний)

// Перевірте всі сусідні вузли, щоб побачити, чи потрібно оновлювати їх відстані.
для сусіда в Graph.neighbors(current):
// Розрахувати орієнтовну відстань до сусіда через поточний вузол.
tentative_distance = distances[current] + Graph.distance(current, сусід)

// Якщо орієнтовна відстань менша за поточну відстань до сусіда, оновіть відстань.
якщо орієнтовна_відстань
distances[neighbor] = орієнтовна_відстань

// Поставте сусіда в чергу з його новою відстанню, яку буде розглянуто для відвідування в майбутньому.
queue.enqueue(сусід, відстані[сусід])

// Повертає обчислені відстані від джерела до всіх інших вузлів на графіку.
зворотні відстані

Реалізація алгоритму Дейкстри:

Існує кілька способів реалізації алгоритму Дейкстри, але найпоширенішими є:

  1. Пріоритетна черга (реалізація на основі динамічної пам’яті):
  2. Реалізація на основі масиву:

1. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри з використанням priority_queue (купа)

У цій реалізації нам надано граф і вихідну вершину в графі, знаходячи найкоротші шляхи від джерела до всіх вершин у даному графі.

приклад:

введення: Джерело = 0

приклад

Вихід: Вершина

Відстань вершини від джерела

0 -> 0
1 -> 2
2 -> 6
3 -> 7
4 -> 17
5 -> 22
6 -> 19

Нижче наведено алгоритм, заснований на наведеній вище ідеї:

  • Ініціалізуйте значення відстані та чергу пріоритетів.
  • Вставте вихідний вузол у пріоритетну чергу з відстанню 0.
  • Поки пріоритетна черга не порожня:
    • Витягніть вузол з мінімальною відстанню з черги пріоритету.
    • Оновлюйте відстані до своїх сусідів, якщо знайдено коротший шлях.
    • Вставте оновлених сусідів у чергу пріоритетів.

Нижче наведено C++ реалізацію вищезазначеного підходу:

C++
// Program to find Dijkstra's shortest path using // priority_queue in STL #include  using namespace std; #define INF 0x3f3f3f3f // iPair ==>Ціла пара typedef пара iPair; // Цей клас представляє орієнтований граф за допомогою // представлення списку суміжності class Graph { int V; // Кількість вершин // У зваженому графі нам потрібно зберегти вершину // і пару ваг для кожного списку ребер>* присл.; public: Graph(int V); // Конструктор // функція для додавання ребра до графіка void addEdge(int u, int v, int w);  // друкує найкоротший шлях із void shortestPath(int s); }; // Виділяє пам'ять для списку суміжності Graph::Graph(int V) { this->V = V;  adj = новий список [V]; } void Graph::addEdge(int u, int v, int w) { adj[u].push_back(make_pair(v, w));  adj[v].push_back(make_pair(u, w)); } // Друкує найкоротші шляхи від src до всіх інших вершин void Graph::shortestPath(int src) { // Створення пріоритетної черги для зберігання вершин, які // попередньо обробляються. Це дивний синтаксис у C++.  // Перейдіть за посиланням нижче, щоб дізнатися більше про цей синтаксис // https://www.techcodeview.com priority_queue , більше > pq;  // Створіть вектор для відстаней та ініціалізуйте всі // відстані як нескінченний (INF) вектор dist(V, INF);  // Вставити сам джерело в чергу пріоритетів та ініціалізувати // його відстань як 0. pq.push(make_pair(0, src));  dist[src] = 0;  /* Цикл, поки пріоритетна черга не стане порожньою (або всі відстані не будуть остаточно визначені) */ while (!pq.empty()) { // Перша вершина в парі є мінімальною відстанню // вершиною, витягніть її з пріоритетної черги.  // мітка вершини зберігається у другій частині пари (це // має бути зроблено таким чином, щоб зберегти // відсортовану відстань між вершинами (відстань має бути першим елементом // у парі) int u = pq.top().second; pq.pop(); // 'i' використовується для отримання всіх суміжних вершин // списку вершин>::ітератор i;  for (i = adj[u].begin(); i != adj[u].end(); ++i) { // Отримати мітку вершини та вагу поточної // суміжної з u.  int v = (*i).first;  int weight = (*i).second;  // Якщо існує короткий шлях до v через u.  if (dist[v]> dist[u] + weight) { // Відстань оновлення v dist[v] = dist[u] + weight;  pq.push(make_pair(dist[v], v));  } } } // Друк найкоротших відстаней, збережених у dist[] printf('Відстань вершини від джерела
');  для (int i = 0; i< V; ++i)  printf('%d 		 %d
', i, dist[i]); } // Driver program to test methods of graph class int main() {  // create the graph given in above figure  int V = 7;  Graph g(V);  // making above shown graph  g.addEdge(0, 1, 2);  g.addEdge(0, 2, 6);  g.addEdge(1, 3, 5);  g.addEdge(2, 3, 8);  g.addEdge(3, 4, 10);  g.addEdge(3, 5, 15);  g.addEdge(4, 6, 2);  g.addEdge(5, 6, 6);  g.shortestPath(0);  return 0; }>
Java
import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.HashMap; import java.util.PriorityQueue; public class DijkstraAlgoForShortestDistance {  static class Node implements Comparable{ int v;  int відстань;  public Node(int v, int distance) { this.v = v;  this.distance = відстань;  } @Override public int compareTo(Node n) { if (this.distance<= n.distance) {  return -1;  }  else {  return 1;  }  }  }  static int[] dijkstra(  int V,  ArrayList >> adj, int S) { boolean [] відвідано = новий boolean [V];  HashMap map = new HashMap();  PriorityQueueq = new PriorityQueue();  map.put(S, новий вузол(S, 0));  q.add(новий вузол(S, 0));  while (!q.isEmpty()) { Node n = q.poll();  int v = n.v;  int distance = n.distance;  visited[v] = правда;  ArrayList > adjList = adj.get(v);  для (ArrayList adjLink : adjList) { if (visited[adjLink.get(0)] == false) { if (!map.containsKey(adjLink.get(0))) { map.put( adjLink.get(0), новий вузол (v, відстань + adjLink.get(1)));  } else { Node sn = map.get(adjLink.get(0));  якщо (відстань + adjLink.get(1)< sn.distance) {  sn.v = v;  sn.distance  = distance + adjLink.get(1);  }  }  q.add(new Node(adjLink.get(0),  distance  + adjLink.get(1)));  }  }  }  int[] result = new int[V];  for (int i = 0; i < V; i++) {  result[i] = map.get(i).distance;  }  return result;  }  public static void main(String[] args)  {  ArrayList >> adj = новий ArrayList();  HashMap >> map = new HashMap();  int V = 6;  int E = 5;  int[] u = { 0, 0, 1, 2, 4 };  int[] v = { 3, 5, 4, 5, 5 };  int[] w = { 9, 4, 4, 10, 3 };  для (int i = 0; i< E; i++) {  ArrayList край = новий ArrayList();  edge.add(v[i]);  edge.add(w[i]);  ArrayList > adjList;  if (!map.containsKey(u[i])) { adjList = new ArrayList();  } else { adjList = map.get(u[i]);  } adjList.add(край);  map.put(u[i], adjList);  ArrayList edge2 = новий ArrayList();  edge2.add(u[i]);  edge2.add(w[i]);  ArrayList > adjList2;  if (!map.containsKey(v[i])) { adjList2 = новий ArrayList();  } else { adjList2 = map.get(v[i]);  } adjList2.add(edge2);  map.put(v[i], adjList2);  } для (int i = 0; i< V; i++) {  if (map.containsKey(i)) {  adj.add(map.get(i));  }  else {  adj.add(null);  }  }  int S = 1;  // Input sample  //[0 [[3, 9], [5, 4]],  // 1 [[4, 4]],  // 2 [[5, 10]],  // 3 [[0, 9]],  // 4 [[1, 4], [5, 3]],  // 5 [[0, 4], [2, 10], [4, 3]]  //]  int[] result  = DijkstraAlgoForShortestDistance.dijkstra(  V, adj, S);  System.out.println(Arrays.toString(result));  } }>
Python
# Python implementation of Dijkstra Algorithm import heapq class Node: def __init__(self, v, distance): self.v = v self.distance = distance def __lt__(self, other): return self.distance < other.distance def dijkstra(V, adj, S): visited = [False] * V map = {} q = [] map[S] = Node(S, 0) heapq.heappush(q, Node(S, 0)) while q: n = heapq.heappop(q) v = n.v distance = n.distance visited[v] = True adjList = adj[v] for adjLink in adjList: if not visited[adjLink[0]]: if adjLink[0] not in map: map[adjLink[0]] = Node(v, distance + adjLink[1]) else: sn = map[adjLink[0]] if distance + adjLink[1] < sn.distance: sn.v = v sn.distance = distance + adjLink[1] heapq.heappush(q, Node(adjLink[0], distance + adjLink[1])) result = [0] * V for i in range(V): result[i] = map[i].distance return result def main(): adj = [[] for _ in range(6)] V = 6 E = 5 u = [0, 0, 1, 2, 4] v = [3, 5, 4, 5, 5] w = [9, 4, 4, 10, 3] for i in range(E): edge = [v[i], w[i]] adj[u[i]].append(edge) edge2 = [u[i], w[i]] adj[v[i]].append(edge2) S = 1 result = dijkstra(V, adj, S) print(result) if __name__ == '__main__': main() # This code is contributed by ragul21>
C#
// C# Code: using System; using System.Collections.Generic; public class Graph {  // No. of vertices  private int V;  // adjacency list  private List>[] присл.;  // Конструктор public Graph(int v) { V = v;  adj = новий список>[ v ];  для (int i = 0; i< v; ++i)  adj[i] = new List>();  } // функція для додавання ребра до графіка public void addEdge(int u, int v, int w) { adj[u].Add(Tuple.Create(v, w));  adj[v].Add(Tuple.Create(u, w));  } // друкує найкоротший шлях із s public void shortestPath(int s) { // Створіть пріоритетну чергу для зберігання вершин, // які попередньо обробляються.  var pq = new PriorityQueue>();  // Створити вектор для відстаней та ініціалізувати всі // відстані як нескінченні (INF) var dist = new int[V];  для (int i = 0; i< V; i++)  dist[i] = int.MaxValue;  // Insert source itself in priority queue and  // initialize its distance as 0.  pq.Enqueue(Tuple.Create(0, s));  dist[s] = 0;  /* Looping till priority queue becomes empty (or all  distances are not finalized) */  while (pq.Count != 0) {  // The first vertex in pair is the minimum  // distance vertex, extract it from priority  // queue. vertex label is stored in second of  // pair (it has to be done this way to keep the  // vertices sorted distance (distance must be  // first item in pair)  var u = pq.Dequeue().Item2;  // 'i' is used to get all adjacent vertices of a  // vertex  foreach(var i in adj[u])  {  // Get vertex label and weight of current  // adjacent of u.  int v = i.Item1;  int weight = i.Item2;  // If there is shorted path to v through u.  if (dist[v]>dist[u] + weight) { // Відстань оновлення v dist[v] = dist[u] + weight;  pq.Enqueue(Tuple.Create(dist[v], v));  } } } // Друк найкоротших відстаней, збережених у dist[] Console.WriteLine('Відстань вершини від джерела');  для (int i = 0; i< V; ++i)  Console.WriteLine('{0}		{1}', i, dist[i]);  } } public class PriorityQueue{ приватний список лише для читання_дані;  приватне порівняння лише для читання_порівняно;  public PriorityQueue(): this(Порівняйте.Default) { } public PriorityQueue(IComparerпорівняти): this(compare.Compare) { } public PriorityQueue(Comparisonпорівняння) { _data = новий список();  _compare = порівняння;  } public void Enqueue(T item) { _data.Add(item);  var childIndex = _data.Count - 1;  while (childIndex> 0) { var parentIndex = (childIndex - 1) / 2;  if (_compare(_data[childIndex], _data[parentIndex])>= 0) розрив;  T tmp = _data[childIndex];  _data[childIndex] = _data[parentIndex];  _data[parentIndex] = tmp;  childIndex = parentIndex;  } } public T Dequeue() { // припускає, що pq не порожній; до коду виклику var lastElement = _data.Count - 1;  var frontItem = _data[0];  _дані[0] = _дані[останнійЕлемент];  _data.RemoveAt(lastElement);  --lastElement;  var parentIndex = 0;  while (true) { var childIndex = parentIndex * 2 + 1;  if (childIndex> lastElement) break; // Кінець дерева var rightChild = childIndex + 1;  якщо (правоДитина<= lastElement  && _compare(_data[rightChild],  _data[childIndex])  < 0)  childIndex = rightChild;  if (_compare(_data[parentIndex],  _data[childIndex])  <= 0)  break; // Correct position  T tmp = _data[parentIndex];  _data[parentIndex] = _data[childIndex];  _data[childIndex] = tmp;  parentIndex = childIndex;  }  return frontItem;  }  public T Peek()  {  T frontItem = _data[0];  return frontItem;  }  public int Count  {  get { return _data.Count; }  } } class Program {  // Driver program to test methods of graph class  static void Main(string[] args)  {  // create the graph given in above figure  int V = 7;  Graph g = new Graph(V);  // making above shown graph  g.addEdge(0, 1, 2);  g.addEdge(0, 2, 6);  g.addEdge(1, 3, 5);  g.addEdge(2, 3, 8);  g.addEdge(3, 4, 10);  g.addEdge(3, 5, 15);  g.addEdge(4, 6, 2);  g.addEdge(5, 6, 6);  g.shortestPath(0);  } }>
Javascript
class PriorityQueue {  constructor() {  this.queue = [];  }  enqueue(element, priority) {  this.queue.push({ element, priority });  this.queue.sort((a, b) =>a.priority - b.priority);  } dequeue() { if (this.isEmpty()) { return null;  } return this.queue.shift().element;  } isEmpty() { return this.queue.length === 0;  } } class Graph { constructor(V) { this.V = V;  this.adj = новий масив (V);  для (нехай i = 0; i< V; i++) {  this.adj[i] = [];  }  }  addEdge(u, v, w) {  this.adj[u].push({ v, w });  this.adj[v].push({ v: u, w });  }  shortestPath(src) {  const pq = new PriorityQueue();  const dist = new Array(this.V).fill(Infinity);  const visited = new Array(this.V).fill(false);  pq.enqueue(src, 0);  dist[src] = 0;  while (!pq.isEmpty()) {  const u = pq.dequeue();  if (visited[u]) continue;  visited[u] = true;  for (const { v, w } of this.adj[u]) {  if (!visited[v] && dist[u] + w < dist[v]) {  dist[v] = dist[u] + w;  pq.enqueue(v, dist[v]);  }  }  }  console.log('Vertex Distance from Source');  for (let i = 0; i < this.V; i++) {  console.log(`${i}		${dist[i] === Infinity ? 'Infinity' : dist[i]}`);  }  } } function main() {  const V = 7;  const g = new Graph(V);  g.addEdge(0, 1, 2);  g.addEdge(0, 2, 6);  g.addEdge(1, 3, 5);  g.addEdge(2, 3, 8);  g.addEdge(3, 4, 10);  g.addEdge(3, 5, 15);  g.addEdge(4, 6, 2);  g.addEdge(5, 6, 6);  g.shortestPath(0); } main();>

Остаточна відповідь:

Вихід

Аналіз складності алгоритму Дейкстри :

  • Часова складність: O((V + E) log V) , де V — кількість вершин, а E — кількість ребер.
  • Допоміжний простір: O(V), де V — кількість вершин, а E — кількість ребер у графі.

2.Реалізація алгоритму Дейкстри на основі масиву (наївний підхід):

Алгоритм Дейкстри також може бути реалізований за допомогою масивів без використання черги пріоритетів. Ця реалізація проста, але може бути менш ефективною, особливо на великих графіках.

Алгоритм роботи наступний:

  • Ініціалізуйте масив для зберігання відстаней від джерела до кожного вузла.
  • Позначити всі вузли як невідвідані.
  • Встановіть відстань до вихідного вузла як 0 і нескінченність для всіх інших вузлів.
  • Повторюйте, доки не відвідаєте всі вузли:
    • Знайдіть невідвіданий вузол із найменшою відомою відстанню.
    • Для поточного вузла оновіть відстані до його невідвіданих сусідів.
    • Позначити поточний вузол як відвіданий.

Аналіз складності:

char в ціле число java
  • Часова складність: O(V^2) у гіршому випадку, де V — кількість вершин. Це можна покращити до O(V^2) за допомогою деяких оптимізацій.
  • Допоміжний простір: O(V), де V — кількість вершин, а E — кількість ребер у графі.

Алгоритми Дейкстри проти алгоритму Беллмана-Форда

Алгоритм Дейкстри і Алгоритм Беллмана-Форда обидва використовуються для пошуку найкоротшого шляху у зваженому графіку, але вони мають деякі ключові відмінності. Ось основні відмінності між алгоритмом Дейкстри та алгоритмом Беллмана-Форда:

Особливість:ДейкстриБеллман Форд
Оптимізаціяоптимізовано для пошуку найкоротшого шляху між одним вихідним вузлом і всіма іншими вузлами в графі з невід’ємними вагами реберАлгоритм Беллмана-Форда оптимізовано для пошуку найкоротшого шляху між одним вихідним вузлом та всіма іншими вузлами в графі з від’ємними вагами ребер.
РелаксаціяАлгоритм Дейкстри використовує жадібний підхід, коли він вибирає вузол із найменшою відстанню та оновлює його сусідівалгоритм Беллмана-Форда розслаблює всі ребра в кожній ітерації, оновлюючи відстань кожного вузла, враховуючи всі можливі шляхи до цього вузла
Часова складністьАлгоритм Дейкстри має часову складність O(V^2) для щільного графа та O(E log V) для розрідженого графа, де V — кількість вершин, а E — кількість ребер у графі.Алгоритм Беллмана-Форда має часову складність O(VE), де V — кількість вершин, а E — кількість ребер у графі.
Від’ємні вагиАлгоритм Дейкстри не працює з графами, які мають від’ємні ваги ребер, оскільки передбачає, що всі ваги ребер є невід’ємними.Алгоритм Беллмана-Форда може обробляти від’ємні ваги ребер і може виявляти цикли від’ємних ваг на графі.

Алгоритм Дейкстри проти алгоритму Флойда-Воршалла

Алгоритм Дейкстри і Алгоритм Флойда-Воршалла обидва використовуються для пошуку найкоротшого шляху у зваженому графіку, але вони мають деякі ключові відмінності. Ось основні відмінності між алгоритмом Дейкстри та алгоритмом Флойда-Варшалла:

Особливість:ДейкстриАлгоритм Флойда-Воршалла
ОптимізаціяОптимізовано для пошуку найкоротшого шляху між одним вихідним вузлом і всіма іншими вузлами в графі з невід’ємними вагами реберАлгоритм Флойда-Варшалла оптимізовано для пошуку найкоротшого шляху між усіма парами вузлів у графі.
ТехнікаАлгоритм Дейкстри — це алгоритм найкоротшого шляху з одним джерелом, який використовує жадібний підхід і обчислює найкоротший шлях від вихідного вузла до всіх інших вузлів на графі.Алгоритм Флойда-Варшалла, з іншого боку, — це алгоритм найкоротшого шляху з усіма парами, який використовує динамічне програмування для обчислення найкоротшого шляху між усіма парами вузлів на графі.
Часова складністьАлгоритм Дейкстри має часову складність O(V^2) для щільного графа та O(E log V) для розрідженого графа, де V — кількість вершин, а E — кількість ребер у графі.Алгоритм Флойда-Варшалла, з іншого боку, — це алгоритм найкоротшого шляху з усіма парами, який використовує динамічне програмування для обчислення найкоротшого шляху між усіма парами вузлів на графі.
Від’ємні вагиАлгоритм Дейкстри не працює з графами, які мають від’ємні ваги ребер, оскільки передбачає, що всі ваги ребер є невід’ємними.Алгоритм Флойда-Варшалла, з іншого боку, — це алгоритм найкоротшого шляху з усіма парами, який використовує динамічне програмування для обчислення найкоротшого шляху між усіма парами вузлів на графі.

Алгоритм Дейкстри проти алгоритму A*

Алгоритм Дейкстри і А* алгоритм обидва використовуються для пошуку найкоротшого шляху у зваженому графіку, але вони мають деякі ключові відмінності. Ось основні відмінності між алгоритмом Дейкстри та алгоритмом A*:

Особливість: A* Алгоритм
Техніка пошукуОптимізовано для пошуку найкоротшого шляху між одним вихідним вузлом і всіма іншими вузлами в графі з невід’ємними вагами реберАлгоритм A* — це інформований алгоритм пошуку, який використовує евристичну функцію для спрямування пошуку до цільового вузла.
Евристична функціяАлгоритм Дейкстри не використовує жодної евристичної функції та враховує всі вузли на графі.Алгоритм A* використовує евристичну функцію, яка оцінює відстань від поточного вузла до цільового вузла. Ця евристична функція є прийнятною, тобто вона ніколи не переоцінює фактичну відстань до цільового вузла
Часова складністьАлгоритм Дейкстри має часову складність O(V^2) для щільного графа та O(E log V) для розрідженого графа, де V — кількість вершин, а E — кількість ребер у графі.Часова складність алгоритму A* залежить від якості евристичної функції.
застосуванняАлгоритм Дейкстри використовується в багатьох програмах, таких як алгоритми маршрутизації, GPS-навігаційні системи та аналіз мережі. Алгоритм A* зазвичай використовується в задачах пошуку шляху та обходу графів, таких як відеоігри, робототехніка та алгоритми планування.

Практичні завдання за алгоритмом Дейкстри:

  1. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри | Жадібний Алго-7
  2. Алгоритм Дейкстри для подання списку суміжності | Жадібний Алго-8
  3. Алгоритм Дейкстри – реалізація пріоритетної черги та масиву
  4. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри з використанням набору в STL
  5. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри з використанням STL у C++
  6. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри з використанням priority_queue STL
  7. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри з використанням матриці в C++
  8. Алгоритм Дейкстри для найкоротшого шляху з одного джерела в DAG
  9. Алгоритм Дейкстри з використанням купи Фібоначчі
  10. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри для спрямованого графа з від’ємними вагами
  11. Друк шляхів в алгоритмі найкоротшого шляху Дейкстри
  12. Алгоритм найкоротшого шляху Дейкстри з пріоритетною чергою в Java