如何在 Java 中利用数组实现简单的迪杰斯特拉(Dijkstra)算法中的距离状态表

老萱君_6106

老萱君_6106

2026-04-30

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原创

dijkstra算法用数组实现时,核心是dist[]记录源点到各顶点当前最短距离,visited[]标记是否已确定最短路径;初始化dist[src]=0、其余为integer.max_value,visited全为false;每轮选未访问中dist最小顶点u,标记visited[u]=true,并用u松弛所有邻接点v:若dist[u]+weight

如何在 java 中利用数组实现简单的迪杰斯特拉(dijkstra)算法中的距离状态表

在 Java 中用数组实现 Dijkstra 算法的距离状态表,核心是用一个一维数组 dist[] 记录从源点到各顶点的当前最短距离,并配合一个布尔数组 visited[] 标记顶点是否已确定最短路径。这种方式适合顶点数不多、图结构较简单(如邻接矩阵存储)的场景,代码简洁、易理解。

距离数组与访问标记数组的定义

假设图有 n 个顶点(编号 0 到 n−1),源点为 src:

  • int[] dist = new int[n];:初始时除 dist[src] = 0 外,其余设为 Integer.MAX_VALUE(表示不可达)
  • boolean[] visited = new boolean[n];:记录每个顶点是否已找到最终最短距离

初始化与主循环逻辑

初始化后,进行 n 轮迭代,每轮选出未访问中 dist 最小的顶点 u,并用它松弛其所有邻接点:

  • 查找最小未访问顶点:遍历 visited[i] == false 的所有 i,取 dist[i] 最小者(可用简单线性扫描,无需优先队列)
  • 标记 visited[u] = true
  • 对每个邻接顶点 v(即图中存在边 u → v,权值为 weight),若 dist[u] + weight ,则更新 <code>dist[v] = dist[u] + weight

注意:若用邻接矩阵 graph[u][v] 存储,权值为非负整数,0 或 Integer.MAX_VALUE 表示无边;若用邻接表,需额外遍历每个顶点的邻接链表。

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关键细节与常见陷阱

使用数组实现时需特别注意:

  • 避免整数溢出:比较 dist[u] + weight 前,先判断 <code>dist[u] == Integer.MAX_VALUE,否则加法可能溢出变负数,导致错误更新
  • 权值必须非负:Dijkstra 不适用于含负权边的图,否则数组方式也无法挽救算法失效
  • 不可达顶点保持 MAX_VALUE:最终 dist[i] == Integer.MAX_VALUE 即表示从源点无法到达顶点 i

简化的代码片段示意

以邻接矩阵为例(无边用 INF = Integer.MAX_VALUE 表示):

final int INF = Integer.MAX_VALUE;
int n = graph.length;
int[] dist = new int[n];
boolean[] visited = new boolean[n];
Arrays.fill(dist, INF);
dist[src] = 0;

for (int i = 0; i 

该实现时间复杂度为 O(V²),适合 V ≤ 1000 的稠密图;若顶点多且稀疏,建议改用堆优化(PriorityQueue)。

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