java实现迪杰斯特拉算法(最短路径问题)

package com.csw.algorithm.dijkstra;

import java.util.Arrays;

/**
 * @Auther: 行路
 * @Date: Created on 2020/5/7 13:30 星期四
 * @Description: com.csw.algorithm.dijkstra
 * @version: 1.0 迪杰斯特拉算法
 */
public class DijkstraAlgorithm {
    public static void main(String[] args) {
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        //领接矩阵
        int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
        final int N = 65536; //表示不可以连接
        matrix[0] = new int[]{N, 5, 7, N, N, N, 2};
        matrix[1] = new int[]{5, N, N, 9, N, N, 3};
        matrix[2] = new int[]{7, N, N, N, 8, N, N};
        matrix[3] = new int[]{N, 9, N, N, N, 4, N};
        matrix[4] = new int[]{N, N, 8, N, N, 5, 4};
        matrix[5] = new int[]{N, N, N, 4, 5, N, 6};
        matrix[6] = new int[]{2, 3, N, N, 4, 6, N};
        //创建Graph对象
        Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
        //看图矩阵
        graph.showGraph();
        //测试迪杰斯特拉算法
         graph.dsj(6);
         graph.showDijkstra();
    }
}

class Graph {
    private char[] vertex; //顶点数组
    private int[][] matrix; //领接矩阵
    private VisitedVertex vv; //已经访问的顶点集合

    //构造器
    public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
        this.vertex = vertex;
        this.matrix = matrix;
    }

    //显示结果
    public void showDijkstra(){
        vv.show();
    }

    //显示图
    public void showGraph() {
        for (int[] link : matrix) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }



    /**
     * 迪杰斯特拉算法
     * @param index 表示出发顶点的下标
     */
    public void dsj(int index){
         vv= new VisitedVertex(vertex.length, index);
         update(index); //更新index下标顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
         for(int j=1;j<vertex.length;j++){
             index=vv.updateArr();//选择并返回新的访问顶点
             update(index);
         }
    }



    //更新Index下标顶点到周围顶点的距离和周围顶点的前驱
    public void update(int index){
        int len=0;
        //根据遍历我们的领接矩阵的matrix[index]行
        for(int j=0;j<matrix[index].length;j++){
            //len含义:出发顶点到index顶点的距离+从Index顶点到j顶点的距离和
            len=vv.getDis(index)+matrix[index][j];
            //如果j这个顶点没有被访问过并且len小于出发顶点的距离,就需要更新
            if(!vv.in(j)&&len<vv.getDis(j)){
                vv.updatePre(j,index); //更新j顶点的前驱为index顶点
                vv.updateDis(j,len); //更新出发顶点到j顶点的距离
            }
        }
    }
}

/**
 * Description: 以访问顶点的集合
 *
 * @author Todcsw
 * @date
 */
class VisitedVertex {
    //记录各个顶点是否访问过,1表示已经访问过,0未访问,会动态更新
    public int[] already_arr;
    //每个小标对应的值为前一个顶点下标,会动态更新
    public int[] pre_visited;
    //记录出发顶点到其他所有顶点的距离,比如G为出发顶点,就会记录G到其他顶点的距离,会动态更新,求的最短距离就会存放到ids
    public int[] dis;


    /**
     * 构造器
     *
     * @param length :表示顶点的个数
     * @param index  :出发顶点 对用的下标,比如G顶点,下标就是6
     */
    public VisitedVertex(int length, int index) {
        this.already_arr = new int[length];
        this.pre_visited = new int[length];
        this.dis = new int[length];
        //初始化dis数组
        Arrays.fill(dis, 65535);
        this.already_arr[index]=1; //设置出发顶点被访问过
        this.dis[index] = 0; //设置出发顶点的访问距离为0
    }

    /**
     * 功能:判断Index顶点是否被访问过
     *
     * @param index
     * @return 如果访问过, 就返回true，否则就返回false
     */
    public boolean in(int index) {
        return already_arr[index] == 1;
    }

    /**
     * 功能:更新出发顶点到index顶点的距离
     * @param index
     * @param len
     */
    public void updateDis(int index, int len) {
        dis[index]=len;
    }

    /**
     * 功能:更新pre这个顶点的前驱节点为index节点
     * @param pre
     * @param index
     */
    public void updatePre(int pre,int index){
        pre_visited[pre]=index;
    }

    /**
     * 功能：放回出发顶点到index顶点的距离
     * @param index
     */
    public int getDis(int index){
        return dis[index];
    }


    /**
     * 继续选择并返回新的访问节点,比如这里的G,就是A点作为新的访问顶点(不是出发顶点)
     * @return
     */
    public int updateArr(){
        int min=65535,index=0;
        for(int i=0;i<already_arr.length;i++){
            if(already_arr[i]==0&&dis[i]<min){
                min=dis[i];
                index=i;
            }
        }
        //更新index顶点被访问过
        already_arr[index]=1;
        return index;
    }

    //显示最后的结果
    //将三个数组情况输出
    public void show(){
        System.out.println("============");
        //输出already_arr
        for(int i:already_arr){
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.println("");
        //输出pre_visited
        for(int i:pre_visited){
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.println("");
        //输出dis
        for(int i:dis){
            System.out.print(i+" ");
        }

        System.out.println("");
        //处理距离
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        int count=0;
        for(int i:dis){
            if(i!=65535){
                System.out.print(vertex[count]+"("+i+")");
            }else{
                System.out.println("N ");
            }
            count++;
        }
        System.out.println("");
    }
}