参考链接:
【路径规划】全局路径规划算法——Dijkstra算法(含python实现 | c++实现)-CSDN博客
算法图解:
代码
def dijkstra(matrix, source):
"""迪杰斯特拉算法实现
Args:
matrix (_type_): 用邻接矩阵表示带权图
source (_type_): 起点
Returns:
_type_: 最短路径的节点集合,最短路径的节点的最短距离,每个节点到起点的最短路径
"""
INF = float('inf')
n = len(matrix)
m = len(matrix[0])
assert n == m, "Error, please examine matrix dim"
assert source < n, "Error, start point should be in the range!"
S = [source] # 已找到最短路径的节点集合 S:可以缩写为"SP",代表"Shortest Path"(最短路径)。
U = [v for v in range(n) if v not in S] # 记录还未确定最短路径的节点集合 U:可以缩写为"UNP",代表"Unprocessed Nodes"(未处理的节点)。
distance = [INF] * n # source到已找到最短路径的节点的最短距离
distance[source] = 0 # 起点到自己的距离
path_optimal = [[]]*n # source到其他节点的最短路径
path_optimal[source] = [source]
while len(S) < n: # 当已找到最短路径的节点小于n时
min_value = INF
col = -1
row = -1
for s in S: # 以已找到最短路径的节点所在行为搜索对象
for u in U: # 从U中搜索尚未记录的节点
if matrix[s][u] + distance[s] < min_value: # 找出最小值
# 在某行找到最小值要加上source到该行的最短路径
min_value = matrix[s][u] + distance[s]
row = s # 记录所在行列
col = u
if col == -1 or row == -1: # 若没找出最小值且节点还未找完,说明图中存在不连通的节点
break
S.append(col) # 在S中添加已找到的节点
U.remove(col) # 从U中移除已找到的节点
distance[col] = min_value # source到该节点的最短距离即为min_value
path_optimal[col] = path_optimal[row][:] # 复制source到已找到节点的上一节点的路径
path_optimal[col].append(col) # 再其后添加已找到节点即为source到该节点的最短路径
return S, distance, path_optimal
def main():
INF = float('inf')
# 使用邻接矩阵存储图
# A B C D E F G
matrix = [[0, 12, INF, INF, INF, 16, 14],
[12, 0, 10, INF, INF, 7, INF],
[INF, 10, 0, 3, 5, 6, INF],
[INF, INF, 3, 0, 4, INF, INF],
[INF, INF, 5, 4, 0, 2, 8],
[16, 7, 6, INF, 2, 0, 9],
[14, INF, INF, INF, 8, 9, 0]]
S, distance, path_optimal = dijkstra(matrix, 3)
print('S:')
print(S)
print('distance:')
print(distance)
print('path_optimal:')
for p in path_optimal:
print(p)
if __name__ == '__main__':
main()