適用范圍:給定的圖存在負(fù)權(quán)邊,這時(shí)類似Dijkstra等算法便沒有了用武之地,而Bellman-Ford算法的復(fù)雜度又過高,SPFA算法便 派上用場(chǎng)了。 我們約定有向加權(quán)圖G不存在負(fù)權(quán)回路,即最短路徑一定存在。當(dāng)然,我們可以在執(zhí)行該算法前做一次拓?fù)渑判?,以判斷是否存在?fù)權(quán)回路,但這不是我們討論的重 點(diǎn)。
算法思想:我們用數(shù)組d記錄每個(gè)結(jié)點(diǎn)的最短路徑估計(jì)值,用鄰接表來存儲(chǔ)圖G。我們采取的方法是動(dòng)態(tài)逼近法:設(shè)立一個(gè)先進(jìn)先出的隊(duì)列用來保存待優(yōu)化的 結(jié)點(diǎn),優(yōu)化時(shí)每次取出隊(duì)首結(jié)點(diǎn)u,并且用u點(diǎn)當(dāng)前的最短路徑估計(jì)值對(duì)離開u點(diǎn)所指向的結(jié)點(diǎn)v進(jìn)行松弛操作,如果v點(diǎn)的最短路徑估計(jì)值有所調(diào)整,且v點(diǎn)不在 當(dāng)前的隊(duì)列中,就將v點(diǎn)放入隊(duì)尾。這樣不斷從隊(duì)列中取出結(jié)點(diǎn)來進(jìn)行松弛操作,直至隊(duì)列空為止
期望的時(shí)間復(fù)雜度O(ke), 其中k為所有頂點(diǎn)進(jìn)隊(duì)的平均次數(shù),可以證明k一般小于等于2。
實(shí)現(xiàn)方法:
建立一個(gè)隊(duì)列,初始時(shí)隊(duì)列里只有起始點(diǎn),再建立一個(gè)表格記錄起始點(diǎn)到所有點(diǎn)的最短路徑(該表格的初始值要賦為極大值,該點(diǎn)到他本身的路徑賦為 0)。然后執(zhí)行松弛操作,用隊(duì)列里有的點(diǎn)作為起始點(diǎn)去刷新到所有點(diǎn)的最短路,如果刷新成功且被刷新點(diǎn)不在隊(duì)列中則把該點(diǎn)加入到隊(duì)列最后。重復(fù)執(zhí)行直到隊(duì)列 為空。