迪杰斯特拉算法（可打印最短路径）（数据结构题集C语言版7.11）

转自 https://blog.csdn.net/cxllyg/article/details/7604812

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
using namespace std;

#define INFINITY 65535//无边时的权值
#define MAX_VERTEX_NUM 10//最大顶点数

typedef struct MGraph{
    string vexs[10];//顶点信息
    int arcs[10][10];//邻接矩阵
    int vexnum, arcnum;//顶点数和边数
}MGraph;

int LocateVex(MGraph G, string u)//返回顶点u在图中的位置
{
    for(int i=0; i<G.vexnum; i++)
        if(G.vexs[i]==u)
            return i;
    return -1;
}

void CreateDN(MGraph &G)//构造有向网
{
    string v1, v2;
    int w;
    int i, j, k;
    cout<<"请输入顶点数和边数：";
    cin>>G.vexnum>>G.arcnum;

    cout<<"请输入顶点：";
    for(i=0; i<G.vexnum; i++)
        cin>>G.vexs[i];

    for(i=0; i<G.vexnum; i++)
        for(j=0; j<G.vexnum; j++)
            G.arcs[i][j]=INFINITY;

    cout<<"请输入边和权值："<<endl;
    for(k=0; k<G.arcnum; k++)
    {
        cin>>v1>>v2>>w;
        i=LocateVex(G, v1);
        j=LocateVex(G, v2);
        G.arcs[i][j]=w;
    }
}

//迪杰斯特拉算法求有向网G的v0顶点到其余顶点v的最短路径p[v]及带权长度D[v]
//p[][]=-1表示没有路径，p[v][i]存的是从v0到v当前求得的最短路径经过的第i+1个顶点(这是打印最短路径的关键)，则v0到v的最短路径即为p[v][0]到p[v][j]直到p[v][j]=-1,路径打印完毕。
//final[v]为true当且仅当v∈S,即已经求得从v0到v的最短路径。
void ShortestPath_DIJ(MGraph G, int v0, int p[][MAX_VERTEX_NUM], int D[])
{
    int v, w, i, j, min;
    bool final[10];

    for(v=0; v<G.vexnum; v++)
    {
        final[v]=false;//设初值
        D[v]=G.arcs[v0][v];//D[]存放v0到v得最短距离，初值为v0到v的直接距离
        for(w=0; w<G.vexnum; w++)
            p[v][w]=-1;//设p[][]初值为-1，即没有路径
        if(D[v]<INFINITY)//v0到v有直接路径
        {
            p[v][0]=v0;//v0到v最短路径经过的第一个顶点
            p[v][1]=v;//v0到v最短路径经过的第二个顶点
        }
    }

    D[v0]=0;//v0到v0距离为0
    final[v0]=true;//v0顶点并入S集

    for(i=1; i<G.vexnum; i++)//其余G.vexnum-1个顶点
    {//开始主循环，每次求得v0到某个顶点v的最短路径，并将v并入S集，然后更新p和D
        min=INFINITY;
        for(w=0; w<G.vexnum; w++)//对所有顶点检查
            if(!final[w] && D[w]<min)//在S集之外(即final[]=false)的顶点中找离v0最近的顶点，将其赋给v,距离赋给min
            {
                v=w;
                min=D[w];
            }
        final[v]=true;//v并入S集
        for(w=0; w<G.vexnum; w++)//根据新并入的顶点，更新不在S集的顶点到v0的距离和路径数组
        {
            if(!final[w] && min<INFINITY && G.arcs[v][w]<INFINITY && (min+G.arcs[v][w]<D[w]))
            {//w不属于S集且v0->v->w的距离<目前v0->w的距离
                D[w]=min+G.arcs[v][w];//更新D[w]
                for(j=0; j<G.vexnum; j++)//修改p[w]，v0到w经过的顶点包括v0到v经过的所有顶点再加上顶点w
                {
                    p[w][j]=p[v][j];
                    if(p[w][j]==-1)//在p[w][]第一个等于-1的地方加上顶点w
                    {
                        p[w][j]=w;
                        break;
                    }
                }

            }
        }
    }
}

int main()
{
    int i, j;
    MGraph g;
    CreateDN(g);
    int p[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM];//最短路径数组p
    int D[MAX_VERTEX_NUM];//最短距离数组D
    ShortestPath_DIJ(g, 0, p, D);

    cout<<"最短路径数组p[i][j]如下："<<endl;
    for(i=0; i<g.vexnum; i++)
    {
        for(j=0; j<g.vexnum; j++)
            cout<<setw(3)<<p[i][j]<<" ";
        cout<<endl;
    }

    cout<<g.vexs[0]<<"到各顶点的最短路径及长度为："<<endl;
    for(i=0; i<g.vexnum; i++)
    {
        if(i!=0 && D[i]!=INFINITY)
        {
            cout<<g.vexs[0]<<"-"<<g.vexs[i]<<"的最短路径长度为:"<<D[i];
            cout<<"  最短路径为：";
            for(j=0; j<g.vexnum; j++)
            {
                if(p[i][j]>-1)
                    cout<<g.vexs[p[i][j]]<<" ";
            }
            cout<<endl;
        }
        else if(D[i]==INFINITY)
            cout<<g.vexs[0]<<"-"<<g.vexs[i]<<":"<<"不可达"<<endl;
    }
return 0;
}