Floyed 的 k 循环在最外层详解
Flyed算法
代码:
1 | for(i=1;i<=n;i++) |
代码讲解:
这段代码的基本思想就是:最开始只允许经过1号顶点进行中转,接下来只允许经过1和2号顶点进行中转……允许经过1~n号所有顶点进行中转,求任意两点之间的最短路程。用一句话概括就是:从i号顶点到j号顶点只经过前k号点的最短路程。
K循环作用
也就是说,最外层的循环每次枚举的是中间点k,然后下面两个循环不停地枚举通过另外两个点,如果这两个点能够通过k这个点更新掉 i 到 j 的最短路,那么就开始更新,其实我在最开始接触Floyd的时候,有一点很是不理解,那就是为什么k在最外层循环,因为k代表的是 i 和 j 中间的点,为什么k不能在第二层循环或者是第三层循环呢,找了很久的资料之后我才弄明白这个算法中k为什么在最外层,顺便感悟到了这个算法的真正的魅力和神奇。
代码运行
开始算法之前,首先介绍一下这个算法是如何运行的,e[i][j]指的是从 i 到 j 的最短路,在初始化的时候,如果着两条边直接有路相连,那么直接赋值,如果没有连接,那么就设为正无穷大,一般用一个比较大的数。然后每次比较 i 和 j 之间的中间点 k ,如果 i 到k 加上 k 到 j 的权值小于 i 直接到 j 那么 e[i][j]的值也就是 i 到 j 的最短路就变成了从e[i][k]+e[k][j]的值。
K循环最外层证明
但是为什么要先枚举k呢,为什么不能先枚举 i 然后再枚举 i 的中间点k,最后枚举 j 呢,其实这是因为,i=1,j=2时,这时k分别取1,2,…,n,这时1到3,1到4,…..,3到2,4到2,…的距离都不是某种意义上最短的,而这个新算法却直接使用了他们,并且再也没有回头重新计算i到j的距离是否因为其他节点间距离的改变而更短,所以这样算出来的值也就没有什么意义。
K循环最外层证明实例
如果用比较清晰的图来说明的话,如下图:
在上面这个图中枚举i=A,j=B,然后循环,正确的A到B最小是3,然而你更新的是125,因为你在枚举下一个i之后,就不会再次回去了,所以说A,B之间的最短路就被定为了125,以后也会以e[i][j]=125去更新其他的点,所以说,k循环必须放在最外层,不然会有可能无法找到最优值。