c++怎么实现Dijkstra算法_c++最短路径算法Dijkstra实现步骤-C++-PHP中文网

c++怎么实现Dijkstra算法_c++最短路径算法Dijkstra实现步骤

尼克

发布： 2025-10-29 11:55:02

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Dijkstra算法用于求解带权图单源最短路径，适用于非负权重边。1. 从源点开始，每次选择距离最短的未访问节点进行松弛操作。2. 使用邻接表存储图，优先队列优化节点选取，距离数组记录最短距离。3. C++实现中，通过priority_queue<pair<int, int>>配合greater实现小根堆，避免重复处理过时节点。4. 每次取出队首节点，遍历其邻居并更新距离，若发现更短路径则入队。5. 时间复杂度为O((V+E)logV)，适合大规模稀疏图应用。

c++怎么实现dijkstra算法_c++最短路径算法dijkstra实现步骤

Dijkstra算法是解决带权图中单源最短路径问题的经典方法，适用于边的权重为非负值的情况。在C++中实现Dijkstra算法，可以通过邻接表或邻接矩阵存储图，结合优先队列（堆）优化查找最小距离节点的过程。

1. 算法基本思路

Dijkstra算法从源点出发，逐步扩展到其他顶点，每次选择当前距离最短且未访问的节点进行松弛操作，直到所有可达节点都被处理。

初始化：源点距离为0，其余点距离设为无穷大（如INT_MAX）
使用一个集合记录已确定最短路径的节点
每次取出距离最小的未处理节点，更新其邻居的距离
重复上述过程直到所有节点处理完毕

2. 数据结构选择

为了高效实现，推荐使用以下结构：

邻接表：用vector<vector<pair<int, int>>>存储，每个元素表示{目标节点, 边权重}
优先队列：使用priority_queue<pair<int, int>>，按距离从小到大排序（注意默认是最大堆，需取反）
距离数组：dist[] 记录源点到各点的最短距离

3. C++代码实现步骤

以下是完整可运行的Dijkstra算法实现：

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <climits>
using namespace std;

void dijkstra(vector<vector<pair<int, int>>>& adj, int start) {
    int n = adj.size();
    vector<int> dist(n, INT_MAX);
    priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, greater<pair<int, int>>> pq;

    dist[start] = 0;
    pq.push({0, start});

    while (!pq.empty()) {
        int u = pq.top().second;
        int d = pq.top().first;
        pq.pop();

        if (d > dist[u]) continue; // 跳过过时的条目

        for (auto& edge : adj[u]) {
            int v = edge.first;
            int weight = edge.second;

            if (dist[u] + weight < dist[v]) {
                dist[v] = dist[u] + weight;
                pq.push({dist[v], v});
            }
        }
    }

    // 输出结果
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << "从起点到" << i << "的最短距离: ";
        if (dist[i] == INT_MAX)
            cout << "不可达" << endl;
        else
            cout << dist[i] << endl;
    }
}

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4. 使用示例与测试

构建一个简单图并调用算法：

int main() {
    int n = 5; // 节点数
    vector<vector<pair<int, int>>> graph(n);

    // 添加边：{u, v, weight}
    graph[0].push_back({1, 10});
    graph[0].push_back({3, 5});
    graph[1].push_back({2, 1});
    graph[1].push_back({3, 2});
    graph[2].push_back({4, 4});
    graph[3].push_back({1, 3});
    graph[3].push_back({2, 9});
    graph[3].push_back({4, 2});
    graph[4].push_back({0, 7});
    graph[4].push_back({2, 6});

    dijkstra(graph, 0); // 从节点0开始

    return 0;
}

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输出结果将显示从起点0到其余各点的最短路径长度。

基本上就这些。关键在于理解松弛操作和优先队列的作用，避免重复处理节点。此实现时间复杂度为O((V+E)logV)，适合大多数实际应用。

以上就是c++++怎么实现Dijkstra算法_c++最短路径算法Dijkstra实现步骤的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！