【算法学习笔记】图（四）用优先级队列优化Dijkstra算法求最短路径（邻接矩阵存储）

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TvT~ 2023-02-27 09:40:26 博主文章分类：算法 ©著作权

文章标签 算法队列数据结构最短距离 #include 文章分类 HarmonyOS 后端开发

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优先级队列:priority_queue,经过实验之后发现默认是首先输出最大的元素，现在想让队头为最小的元素，需要进行运算符重载
此算法寻找源点到与它连接的所有顶点的最短路径

运算符重载：

struct  Node {
    int u, step;
    Node() {};
    Node(int a, int sp) {
        u = a; step = sp;//u为顶点，step为源点到顶点u的最短路径 
    }
    bool operator < (const  Node& a)const {  // 重载 <
        return step > a.step;
    }
};

注意这样重载以后operator<为成员函数，再用pop出队时首先出的是step最小的结点
总代码：

#include <iostream>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<algorithm>
#include<windows.h>
#define INF 0x7fffffff
const int N = 100; // 城市的个数可修改

int map[N][N], dist[N], n, m;
int flag[N];
struct  Node {
    int u, step;
    Node() {};
    Node(int a, int sp) {
        u = a; step = sp;
    }
    bool operator < (const  Node& a)const {  // 重载 <
        return step > a.step;
    }
};
void Dijkstra(int st) {
    priority_queue <Node> Q;  // 优先队列优化
    Q.push(Node(st, 0));
    memset(flag, 0, sizeof(flag));//初始化flag数组为0
    for (int i = 1; i <= n; ++i)
        dist[i] = INF; // 初始化所有距离为，无穷大
    dist[st] = 0;
    while (!Q.empty())
    {
        Node it = ();//优先队列队头元素为最小值
        Q.pop();
        int t = it.u;
        if (flag[t])//说明已经找到了最短距离，该结点是队列里面的重复元素
            continue;
        flag[t] = 1;
        for (int i = 1; i <= n; i++)
        {
            if (!flag[i] && map[t][i] < INF) { // 判断与当前点有关系的点，并且自己不能到自己
                if (dist[i] > dist[t] + map[t][i])
                {   // 求距离当前点的每个点的最短距离,进行松弛操作
                    dist[i] = dist[t] + map[t][i];
                    Q.push(Node(i, dist[i]));// 把更新后的最短距离压入优先队列，注意：里面的元素有重复
                }
            }
        }
    }
}
int main()

{
    int u, v, w, st;
    system("color 0d");//设置背景及字体颜色
    cout << "请输入城市的个数：" << endl;
    cin >> n;
    cout << "请输入城市之间的路线的个数：" << endl;
    cin >> m;
    for (int i = 1; i <= n; i++)//初始化图的邻接矩阵
        for (int j = 1; j <= n; j++)
        {
            map[i][j] = INF;//初始化邻接矩阵为无穷大
        }
    cout << "请输入城市之间u,v的路线以及距离w：" << endl;
    while (m--)
    {
        cin >> u >> v >> w;
        map[u][v] = min(map[u][v], w); //邻接矩阵储存，保留最小的距离
    }
    cout << "请输入小明所在的位置：" << endl; ;
    cin >> st;
    Dijkstra(st);
    cout << "小明所在的位置：" << st << endl;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        cout << "小明:" << st << "--->" << "要去的位置：" << i;
        if (dist[i] == INF)
            cout << "sorry,无路可达" << endl;
        else
            cout << " 最短距离为：" << dist[i] << endl;
    }
    return 0;
}