时间复杂度
O(n3),n是端点数。
核心代码
template<class T, T INF = 1000 * 1000 * 1000> class CNeiBoMat { public: CNeiBoMat(int n, const vector<vector<int>>& edges,bool bDirect=false,bool b1Base= false) { m_vMat.assign(n, vector<int>(n, INF)); for (int i = 0; i < n; i++) { m_vMat[i][i] = 0; } for (const auto& v : edges) { m_vMat[v[0]- b1Base][v[1]- b1Base] = v[2]; if (!bDirect) { m_vMat[v[1]- b1Base][v[0]- b1Base] = v[2]; } } } vector<vector<int>> m_vMat; }; //多源码路径 template<class T,T INF = 1000*1000*1000> class CFloyd { public: CFloyd(const vector<vector<T>>& mat) { m_vMat = mat; const int n = mat.size(); for (int i = 0; i < n; i++) {//通过i中转 for (int i1 = 0; i1 < n; i1++) { for (int i2 = 0; i2 < n; i2++) { //此时:m_vMat[i1][i2] 表示通过[0,i)中转的最短距离 m_vMat[i1][i2] = min(m_vMat[i1][i2], m_vMat[i1][i] + m_vMat[i][i2]); //m_vMat[i1][i2] 表示通过[0,i]中转的最短距离 } } } }; vector<vector<T>> m_vMat; };
原理
当一层循环执行完后,m_vMat[i1][i2]表示经过[0,i)中的任意个点的最短距离。
初始状态下, m_vMat[i1][i2]表示直达的最小距离,也就是经过0个点。
通过[0,i)中任意个点,i1到i2的最短路径记为PrePathi1i2,通过[0,i+1)中任意个点,i1到i2的距离的路径为Pathi1i2,如果Path不经过Pathi1i2,则和PrePathi1i2相同。如果经过则可以拆分成{i1…i}+{i…i2},显然{i1…i}是PrePathi1i,{i…i2}是PrePathii2,否则替换成PrePathi1i和PrePathii2。
m_vMat同时表示PreMath和Math,如果m_vMat[i1][i]或m_vMat[i][i2]已经更新,会带来错误的结果么?结果是不会,会更新但值不变。
当i1等于i时:
m_vMat[i][i2] = min(…, m_vMat[i][i] + m_vMat[i][i2]);
由于m_vMat[i][i]为0,所以右式就是左式。
当i2等于i时,类似。
样例
假定有5个点,前4个点连通。整个处理流程如下:
初始状态 |
处理完i等于0(不变) |
|||||||||
0 |
1 |
4 |
INF |
INF |
||||||
1 |
0 |
2 |
4 |
INF |
||||||
4 |
2 |
0 |
3 |
INF |
||||||
INF |
4 |
3 |
0 |
INF |
||||||
INF |
INF |
INF |
INF |
0 |
||||||
处理完i等于1 |
处理完i等于2(不变) |
|||||||||
3 |
5 |
|||||||||
3 |
||||||||||
5 |
||||||||||
处理完i等于3,结果不变 |
最终结果 |
|||||||||
0 |
1 |
3 |
5 |
INF |
||||||
1 |
0 |
2 |
4 |
INF |
||||||
3 |
2 |
0 |
3 |
INF |
||||||
5 |
4 |
3 |
0 |
INF |
||||||
INF |
INF |
INF |
INF |
0 |
测试样例
#include <vector> #include<assert.h> using namespace std; struct CDebugParam { int n; vector<vector<int>> edges; vector<vector<int>> result; }; int main() { const int INF = 1000 * 1000 * 1000; vector<CDebugParam> params = { {5,{{0,1,1},{0,2,4},{1,2,2},{1,3,4},{2,3,3}}, { {0,1,3,5,INF}, {1,0,2,4,INF}, {3,2,0,3,INF}, {5,4,3,0,INF}, {INF,INF,INF,INF,0} } } }; for (const auto& param : params) { CNeiBoMat<int> mo(param.n, param.edges); CFloyd<int> floyd(mo.m_vMat); for (int r = 0; r < param.n; r++) { for (int c = 0; c < param.n; c++) { assert(param.result[r][c] == floyd.m_vMat[r][c]); } } } }
其它
源码及测试样例下载
https://download.csdn.net/download/he_zhidan/88393631
其它
视频课程
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运行验证环境
Win10 VS2022 Ck++17 或win7 VS2019 C++17
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