JavaScript 中的 Floyd-Warshall 算法


Dijkstra 算法用于查找从一个节点到所有其他节点的最短路径的距离/路径。在某些情况下,我们需要查找从所有节点到所有其他节点的最短路径。这就是所有节点对最短路径算法派上用场的地方。最常用的所有节点对最短路径算法是 Floyd-Warshall 算法。

Floyd-Warshall 算法的工作原理如下:

  • 我们初始化一个 N x N 的距离矩阵为无穷大。
  • 然后,对于每条边 u, v,我们将此矩阵更新为显示此边的权重,对于边 v, v,我们将权重更新为 0。
  • 我们创建三个嵌套循环,迭代器为 I、j 和 k。对于每个节点 I 到每个节点 j 的距离,我们考虑使用 k 作为中间点,如果我们找到小于现有 arr[i][j] 的距离,则更新距离。

我们不使用矩阵,而是使用对象,因为如果我们使用复杂对象来表示每个节点,则不需要跟踪索引。

现在让我们来看一下相同的实现:

示例

floydWarshallAlgorithm() {
   let dist = {};
   for (let i = 0; i < this.nodes.length; i++) {
      dist[this.nodes[i]] = {};
      // For existing edges assign the dist to be same as weight
      this.edges[this.nodes[i]].forEach(e => (dist[this.nodes[i]][e.node] = e.weight));
      this.nodes.forEach(n => {
         // For all other nodes assign it to infinity
         if (dist[this.nodes[i]][n] == undefined)
         dist[this.nodes[i]][n] = Infinity;
         // For self edge assign dist to be 0
         if (this.nodes[i] === n) dist[this.nodes[i]][n] = 0;
      });
   }
   this.nodes.forEach(i => {
      this.nodes.forEach(j => {
         this.nodes.forEach(k => {
            // Check if going from i to k then from k to j is better
            // than directly going from i to j. If yes then update
            // i to j value to the new value
            if (dist[i][k] + dist[k][j] < dist[i][j])
               dist[i][j] = dist[i][k] + dist[k][j];
            });
         });
      });
      return dist;
   }
}

您可以使用以下方法进行测试:

示例

let g = new Graph();
g.addNode("A");
g.addNode("B");
g.addNode("C");
g.addNode("D");

g.addEdge("A", "C", 100);
g.addEdge("A", "B", 3);
g.addEdge("A", "D", 4);
g.addEdge("D", "C", 3);

console.log(g.floydWarshallAlgorithm());

输出

这将给出以下输出:

{
   A: { C: 7, B: 3, D: 4, A: 0 },
   B: { A: 3, B: 0, C: 10, D: 7 },
   C: { A: 7, D: 3, B: 10, C: 0 },
   D: { A: 4, C: 3, B: 7, D: 0 }
}

更新于:2020年6月15日

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