JavaScript 中的 Dijkstra 演算法


Dijkstra 演算法是一種用於查詢加權圖中節點之間最短路徑的演算法。我們將在建立圖時使用新的 addEdge 和 addDirectedEdge 方法為邊新增權重。讓我們看看此演算法的工作原理 -

  • 建立一個距離集合,並將所有頂點的距離設定為無窮大,除了源節點。
  • 將源節點入隊到一個最小優先順序佇列中,優先順序為 0,因為距離為 0。
  • 啟動一個迴圈,直到優先順序佇列為空,並出隊距離最小的節點。
  • 如果“當前節點距離 + 邊權重 < 下一個節點距離”,則更新與彈出節點相連的節點的距離,然後將該節點與新距離一起推入佇列。
  • 繼續直到優先順序佇列為空。

此演算法基本上所做的是假設所有節點與源節點的距離都為無窮大。然後它開始考慮邊,並跟蹤節點與源節點的距離,如果在此過程中找到成本更低的路徑,則更新該距離。

讓我們看看程式碼中的這個實現 -

示例

djikstraAlgorithm(startNode) {
   let distances = {};

   // Stores the reference to previous nodes
   let prev = {};
   let pq = new PriorityQueue(this.nodes.length * this.nodes.length);

   // Set distances to all nodes to be infinite except startNode
   distances[startNode] = 0;
   pq.enqueue(startNode, 0);
   this.nodes.forEach(node => {
      if (node !== startNode) distances[node] = Infinity;
      prev[node] = null;
   });

   while (!pq.isEmpty()) {
      let minNode = pq.dequeue();
      let currNode = minNode.data;
      let weight = minNode.priority;
      this.edges[currNode].forEach(neighbor => {
         let alt = distances[currNode] + neighbor.weight;
         if (alt < distances[neighbor.node]) {
            distances[neighbor.node] = alt;
            prev[neighbor.node] = currNode;
            pq.enqueue(neighbor.node, distances[neighbor.node]);
         }
      });
   }
   return distances;
}

您可以使用以下方法進行測試 -

示例

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

g.addDirectedEdge("A", "C", 100);
g.addDirectedEdge("A", "B", 3);
g.addDirectedEdge("A", "D", 4);
g.addDirectedEdge("D", "C", 3);
g.addDirectedEdge("D", "E", 8);
g.addDirectedEdge("E", "F", 10);
g.addDirectedEdge("B", "G", 9);
g.addDirectedEdge("E", "G", 50);

console.log(g.djikstraAlgorithm("A"));

輸出

這將給出以下輸出 -

{ A: 0, B: 3, C: 7, D: 4, E: 12, F: 22, G: 12 }

更新於: 2020-06-15

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