c++中如何实现Dijkstra算法_c++图论最短路径算法代码【详解】

因为 std::priority_queue 不支持 decrease-key 操作,旧节点无法更新权值,只能用懒删除:出队时检查 dist[u] 是否匹配,不匹配则跳过。

c++中如何实现dijkstra算法_c++图论最短路径算法代码【详解】

std::priority_queue 实现 Dijkstra 时为什么不能直接修改堆中节点的权值

因为 std::priority_queue 不支持动态降键(decrease-key)操作,一旦把一个节点(如 pair 表示 {dist, node})入队,后续即使更新了该节点的最短距离,旧的入队项仍留在堆里。必须靠「懒删除」绕过这个问题:每次从堆中取出时检查其距离是否已过期。

  • 实际入队的是 {新距离, 节点索引},不管之前有没有入过
  • 出队后先比对 dist[node] 是否等于当前取出的距离,不等就跳过
  • 否则才进行松弛操作

邻接表建图用 vector>> 还是 vector>

前者更常用、更高效。第一维是起点,第二维每个 pair{终点, 边权}。适合稀疏图,遍历邻居快,内存连续;后者在需要频繁查某条边是否存在(比如带重边检测)时有用,但哈希开销大、缓存不友好。

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  • 无向图记得双向加边:graph[u].push_back({v, w}); graph[v].push_back({u, w});
  • 有向图只加一次:graph[u].push_back({v, w});
  • 边权为负?Dijkstra 不适用——换 SPFA 或 Bellman-Ford

初始化 dist 数组用 INT_MAX / 2 而不是 INT_MAX

防止后续做 dist[u] + w 时整数溢出(变成负数),导致错误松弛。取一半是安全上限,足够表示“无穷大”,又留出加法余量。

  • vector dist(n, INT_MAX / 2);
  • dist[src] = 0;
  • 最后判断不可达:若 dist[i] == INT_MAX / 2,说明未更新过
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main() {
    int n = 5, m = 6; // 5 nodes, 0-indexed
    vector>> graph(n);
    // add edges: u -> v with weight w
    vector> edges = {{0,1,10}, {0,4,5}, {1,2,1}, {2,3,4}, {3,0,7}, {4,2,3}};
    for (auto [u, v, w] : edges) {
        graph[u].push_back({v, w});
    }

    int src = 0;
    vector dist(n, INT_MAX / 2);
    dist[src] = 0;
    priority_queue, vector>, greater>> pq;
    pq.push({0, src});

    while (!pq.empty()) {
        auto [d, u] = pq.top(); pq.pop();
        if (d != dist[u]) continue; // lazy deletion
        for (auto [v, w] : graph[u]) {
            if (dist[u] + w < dist[v]) {
                dist[v] = dist[u] + w;
                pq.push({dist[v], v});
            }
        }
    }

    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        cout << "dist[" << i << "] = ";
        if (dist[i] == INT_MAX / 2) cout << "INF/n";
        else cout << dist[i] << "/n";
    }
}

注意 priority_queue 的比较器写法、dist 初始化边界、以及每次出队后必须校验是否过期——这三点漏掉任意一个,算法就可能算错或死循环。

https://www.php.cn/faq/2004949.html

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