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C#
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using System;
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using System.Collections.Generic;
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using System.Linq;
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using System.Text;
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using System.Threading.Tasks;
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using JNPF.Common.Contracts;
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using NPOI.SS.Formula.Functions;
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namespace Tnb.Common.Utils
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{
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/// <summary>
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/// 迪杰斯特拉(最短路径算法)
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/// </summary>
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public class Dijkstra
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{
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public static int MAX = int.MaxValue;
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public int mEdgNum; // 边的数量
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public VNode[] mVexs; // 顶点数组
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private EData[] edges; //边的数组
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/*
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* 创建图
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*
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* 参数说明：
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* vexs -- 顶点数组
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* edges -- 边
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*/
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public Dijkstra(string[] vexs, EData[] edges)
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{
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this.edges = edges;
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// 初始化"顶点数"和"边数"
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int vlen = vexs.Length;
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int elen = edges.Length;
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// 初始化"顶点"
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mVexs = new VNode[vlen];
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for (int i = 0; i < mVexs.Length; i++)
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{
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mVexs[i] = new VNode();
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mVexs[i].data = vexs[i];
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mVexs[i].firstEdge = null;
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}
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// 初始化"边"
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mEdgNum = elen;
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||
for (int i = 0; i < elen; i++)
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{
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// 读取边的起始顶点和结束顶点
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string c1 = edges[i].start;
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string c2 = edges[i].end;
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int weight = edges[i].weight;
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// 读取边的起始顶点和结束顶点
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int p1 = GetPosition(c1);
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int p2 = GetPosition(c2);
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// 初始化node1
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ENode node1 = new ENode();
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node1.ivex = p2;
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node1.weight = weight;
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// 将node1链接到"p1所在链表的末尾"
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if (mVexs[p1].firstEdge == null)
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mVexs[p1].firstEdge = node1;
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else
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LinkLast(mVexs[p1].firstEdge, node1);
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//// 初始化node2
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//ENode node2 = new ENode();
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//node2.ivex = p1;
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//node2.weight = weight;
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//// 将node2链接到"p2所在链表的末尾"
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//if (mVexs[p2].firstEdge == null)
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// mVexs[p2].firstEdge = node2;
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//else
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// LinkLast(mVexs[p2].firstEdge, node2);
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}
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||
}
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/*
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* 将node节点链接到list的最后
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*/
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private void LinkLast(ENode list, ENode node)
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{
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ENode p = list;
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while (p.nextEdge != null)
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p = p.nextEdge;
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p.nextEdge = node;
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}
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/*
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* 返回ch位置
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*/
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private int GetPosition(string ch)
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{
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for (int i = 0; i < mVexs.Length; i++)
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if (mVexs[i].data == ch)
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return i;
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return -1;
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}
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/*
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* 获取边<start, end>的权值；若start和end不是连通的，则返回无穷大。
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*/
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private int GetWeight(int start, int end)
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{
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if (start == end)
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return 0;
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ENode node = mVexs[start].firstEdge;
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while (node != null)
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{
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if (end == node.ivex)
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return node.weight;
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node = node.nextEdge;
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}
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return MAX;
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}
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/*
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* Dijkstra最短路径。
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* 即，统计图中"起点D"到其它各个顶点的最短路径。
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||
*
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* 参数说明：
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* vs -- 起始顶点(start vertex)。
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* prev -- 前驱顶点数组。即，prev[i]的值是"起点D"到"顶点i"的最短路径所经历的全部顶点中，位于"顶点i"之前的那个顶点。
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* dist -- 长度数组。即，dist[i]是"起点D"到"顶点i"的最短路径的长度。
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*/
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public void CalcDijkstra(int vs, int[] prev, int[] dist)
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{
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//List<T> vertexs = new(); //最短路径串联的点位列表
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// flag[i]=true表示"起点D"到"顶点i"的最短路径已成功获取。
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bool[] flag = new bool[mVexs.Length];
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// 初始化
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for (int i = 0; i < mVexs.Length; i++)
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{
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flag[i] = false; // 顶点i的最短路径还没获取到。
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prev[i] = 0; // 顶点i的前驱顶点为0。
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dist[i] = GetWeight(vs, i); // 顶点i的最短路径为"起点D"到"顶点i"的权。
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}
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// 对"起点D"自身进行初始化
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flag[vs] = true;
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dist[vs] = 0;
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HashSet<int> set = new();
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// 遍历mVexs.Length-1次；每次找出一个顶点的最短路径。
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int k = 0;
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for (int i = 1; i < mVexs.Length; i++)
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{
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// 寻找当前最小的路径
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// 即，在未获取最短路径的顶点中，找到离起点D最近的顶点(k)。
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int min = MAX;
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for (int j = 0; j < mVexs.Length; j++)
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{
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if (flag[j] == false && dist[j] < min)
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||
{
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min = dist[j];
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k = j;
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set.Add(j);
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}
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||
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||
}
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// 标记"顶点k"为已经获取到最短路径
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flag[k] = true;
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||
// 更新当前最短路径和前驱顶点
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||
// 即，更新"未获取最短路径的顶点的最短路径和前驱顶点"。
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for (int j = 0; j < mVexs.Length; j++)
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||
{
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int tmp = GetWeight(k, j);
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tmp = (tmp == MAX ? MAX : (min + tmp)); // 防止溢出
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||
if (flag[j] == false && (tmp < dist[j]))
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||
{
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dist[j] = tmp;
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||
prev[j] = k;
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||
}
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||
}
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||
}
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||
}
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||
}
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||
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/// <summary>
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||
/// 邻接表中表对应的链表的顶点
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/// </summary>
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public class ENode
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{
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/// <summary>
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||
/// 该边所指向的顶点的位置
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||
/// </summary>
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||
public int ivex; // 该边所指向的顶点的位置
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||
/// <summary>
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||
/// 该边的权
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||
/// </summary>
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||
public int weight; // 该边的权
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||
/// <summary>
|
||
/// 指向下一条弧的指针
|
||
/// </summary>
|
||
public ENode nextEdge; // 指向下一条弧的指针
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||
}
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||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 邻接表中表的顶点
|
||
/// </summary>
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public class VNode
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||
{
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public string data; // 顶点信息
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||
public ENode firstEdge; // 指向第一条依附该顶点的弧
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||
}
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||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 边的结构体
|
||
/// </summary>
|
||
public class EData
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{
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public string start; // 边的起点
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public string end; // 边的终点
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||
public int weight; // 边的权重
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public EData(string start, string end, int weight)
|
||
{
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this.start = start;
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||
this.end = end;
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||
this.weight = weight;
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||
}
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||
}
|
||
}
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