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JAVA编程语言程序开发技术Dijkstra

关键词:JavaJAVA编程语言程序开发技术Dijkstra  阅读(519) 赞(13)

[摘要]本文主要是对JAVA编程语言程序开发技术Dijkstra的讲解,希望对大家学习JAVA编程语言程序开发技术Dijkstra有所帮助。

  Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是典型的最短路径路由算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。
  Dijkstra一般的表述通常有两种方式,一种用永久和临时标号方式,一种是用OPEN, CLOSE表方式
  用OPEN,CLOSE表的方式,其采用的是贪心法的算法策略,大概过程如下:
  1.声明两个集合,open和close,open用于存储未遍历的节点,close用来存储已遍历的节点
  2.初始阶段,将初始节点放入close,其他所有节点放入open
  3.以初始节点为中心向外一层层遍历,获取离指定节点最近的子节点放入close并从新计算路径,直至close包含所有子节点
  代码实例如下:
  Node对象用于封装节点信息,包括名字和子节点
  [java]
  public class Node {
  private String name;
  private Map<Node,Integer> child=new HashMap<Node,Integer>();
  public Node(String name){
  this.name=name;
  }
  public String getName() {
  return name;
  }
  public void setName(String name) {
  this.name = name;
  }
  public Map<Node, Integer> getChild() {
  return child;
  }
  public void setChild(Map<Node, Integer> child) {
  this.child = child;
  }
  }
  MapBuilder用于初始化数据源,返回图的起始节点
  [java]
  public class MapBuilder {
  public Node build(Set<Node> open, Set<Node> close){
  Node nodeA=new Node("A");
  Node nodeB=new Node("B");
  Node nodeC=new Node("C");
  Node nodeD=new Node("D");
  Node nodeE=new Node("E");
  Node nodeF=new Node("F");
  Node nodeG=new Node("G");
  Node nodeH=new Node("H");
  nodeA.getChild()。put(nodeB, 1);
  nodeA.getChild()。put(nodeC, 1);
  nodeA.getChild()。put(nodeD, 4);
  nodeA.getChild()。put(nodeG, 5);
  nodeA.getChild()。put(nodeF, 2);
  nodeB.getChild()。put(nodeA, 1);
  nodeB.getChild()。put(nodeF, 2);
  nodeB.getChild()。put(nodeH, 4);
  nodeC.getChild()。put(nodeA, 1);
  nodeC.getChild()。put(nodeG, 3);
  nodeD.getChild()。put(nodeA, 4);
  nodeD.getChild()。put(nodeE, 1);
  nodeE.getChild()。put(nodeD, 1);
  nodeE.getChild()。put(nodeF, 1);
  nodeF.getChild()。put(nodeE, 1);
  nodeF.getChild()。put(nodeB, 2);
  nodeF.getChild()。put(nodeA, 2);
  nodeG.getChild()。put(nodeC, 3);
  nodeG.getChild()。put(nodeA, 5);
  nodeG.getChild()。put(nodeH, 1);
  nodeH.getChild()。put(nodeB, 4);
  nodeH.getChild()。put(nodeG, 1);
  open.add(nodeB);
  open.add(nodeC);
  open.add(nodeD);
  open.add(nodeE);
  open.add(nodeF);
  open.add(nodeG);
  open.add(nodeH);
  close.add(nodeA);
  return nodeA;
  }
  }


  Dijkstra对象用于计算起始节点到所有其他节点的最短路径
  [java]
  public class Dijkstra {
  Set<Node> open=new HashSet<Node>();
  Set<Node> close=new HashSet<Node>();
  Map<String,Integer> path=new HashMap<String,Integer>();//封装路径距离
  Map<String,String> pathInfo=new HashMap<String,String>();//封装路径信息
  public Node init(){
  //初始路径,因没有A->E这条路径,所以path(E)设置为Integer.MAX_VALUE
  path.put("B", 1);
  pathInfo.put("B", "A->B");
  path.put("C", 1);
  pathInfo.put("C", "A->C");
  path.put("D", 4);
  pathInfo.put("D", "A->D");
  path.put("E", Integer.MAX_VALUE);
  pathInfo.put("E", "A");
  path.put("F", 2);
  pathInfo.put("F", "A->F");
  path.put("G", 5);
  pathInfo.put("G", "A->G");
  path.put("H", Integer.MAX_VALUE);
  pathInfo.put("H", "A");
  //将初始节点放入close,其他节点放入open
  Node start=new MapBuilder()。build(open,close);
  return start;
  }
  public void computePath(Node start){
  Node nearest=getShortestPath(start);//取距离start节点最近的子节点,放入close
  if(nearest==null){
  return;
  }
  close.add(nearest);
  open.remove(nearest);
  Map<Node,Integer> childs=nearest.getChild();
  for(Node child:childs.keySet()){
  if(open.contains(child)){//如果子节点在open中
  Integer newCompute=path.get(nearest.getName())+childs.get(child);
  if(path.get(child.getName())>newCompute){//之前设置的距离大于新计算出来的距离
  path.put(child.getName(), newCompute);
  pathInfo.put(child.getName(), pathInfo.get(nearest.getName())+"->"+child.getName());
  }
  }
  }
  computePath(start);//重复执行自己,确保所有子节点被遍历
  computePath(nearest);//向外一层层递归,直至所有顶点被遍历
  }
  public void printPathInfo(){
  Set<Map.Entry<String, String》 pathInfos=pathInfo.entrySet();
  for(Map.Entry<String, String> pathInfo:pathInfos){
  System.out.println(pathInfo.getKey()+":"+pathInfo.getValue());
  }
  }
  /**
  * 获取与node最近的子节点
  */
  private Node getShortestPath(Node node){
  Node res=null;
  int minDis=Integer.MAX_VALUE;
  Map<Node,Integer> childs=node.getChild();
  for(Node child:childs.keySet()){
  if(open.contains(child)){
  int distance=childs.get(child);
  if(distance<minDis){
  minDis=distance;
  res=child;
  }
  }
  }
  return res;
  }
  }
  Main用于测试Dijkstra对象
  [java]
  public class Main {
  public static void main(String[] args) {
  Dijkstra test=new Dijkstra();
  Node start=test.init();
  test.computePath(start);
  test.printPathInfo();
  }
  }



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