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20200324104631534_地铁图结构_Dijkstra算法应用_4321_

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简介：
本资源介绍Dijkstra算法在地铁线路最短路径规划中的应用，通过实际案例分析和编程实现，帮助用户理解和掌握该算法的使用技巧。 编写一个程序实现北京地铁最短乘坐（站）线路查询功能。输入为起始站名和目的站名，输出则从起始站到目的地的最短乘车路径。 该程序应使用Dijkstra算法来计算两点之间的最优路线，并且如果存在多条相同长度的最佳路径，则只需提供其中一条即可。 数据格式示例： 地铁线路总数量：131 线路1：包含23个站点，比如“苹果园-0-古城”，表示从苹果园到古城无需换乘。 ... 线路2: 包含19个站点，如西直门-积水潭, 鼓楼大街等。 【样例输入】： 起始站名：西土城 目的站名：北京西站 【样例输出】: 从西土城到北京西站的最短乘车路径可能为以下形式之一： 1. 西土城-10(1)-知春路-13(2)-西直门-4(2)-国家图书馆-9(4)-北京西站 或 2. 西土城-10(1)-知春路-13(2)-西直门-2(1)-车公庄-6(2)-白石桥南-9(3)-北京西站 输出中，数字表示换乘次数。

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    本资源介绍Dijkstra算法在地铁线路最短路径规划中的应用，通过实际案例分析和编程实现，帮助用户理解和掌握该算法的使用技巧。 编写一个程序实现北京地铁最短乘坐（站）线路查询功能。输入为起始站名和目的站名，输出则从起始站到目的地的最短乘车路径。 该程序应使用Dijkstra算法来计算两点之间的最优路线，并且如果存在多条相同长度的最佳路径，则只需提供其中一条即可。 数据格式示例： 地铁线路总数量：131 线路1：包含23个站点，比如“苹果园-0-古城”，表示从苹果园到古城无需换乘。 ... 线路2: 包含19个站点，如西直门-积水潭, 鼓楼大街等。 【样例输入】： 起始站名：西土城 目的站名：北京西站 【样例输出】: 从西土城到北京西站的最短乘车路径可能为以下形式之一： 1. 西土城-10(1)-知春路-13(2)-西直门-4(2)-国家图书馆-9(4)-北京西站 或 2. 西土城-10(1)-知春路-13(2)-西直门-2(1)-车公庄-6(2)-白石桥南-9(3)-北京西站 输出中，数字表示换乘次数。
     
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    本文探讨了Dijkstra算法在寻找网络中最优路径规划的应用。通过具体实例分析，展示了该算法如何高效地解决复杂路径选择问题，并深入解释其背后的原理和优化策略。 该模型采用Dijkstra算法解决路径规划问题，对此类算法感兴趣的读者可以参考学习。
     
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    本篇文章主要围绕图结构数据在实际场景中的应用展开讨论，并重点分析了其中的最短路径算法。通过具体案例详细解析其工作原理和实现过程，旨在帮助读者更好地理解如何利用这一算法解决现实问题。 数据结构中的图是一种重要的抽象数据类型，用于模拟实体之间的关系，比如城市间的道路网络。在这个实验中，我们探讨了如何利用图结构来寻找最短路径。最短路径问题是一个经典的图论问题，它要求找出图中两个指定顶点之间路径长度最小的路径。实验目的是理解和掌握图结构的特点和实现方式，包括图节点的插入、删除和遍历等基本操作。通过解决实际问题，如从城市C1到C6的最短路径寻找，来巩固这些概念。 问题描述了一个六城市网络，每条连线代表两个城市之间的道路，连线旁的数字表示两城市之间的距离。程序需读取输入文件，其中包含城市间的连接信息，并输出最短路径及其总长度。输入文件格式如下： - 第一行是城市的总数n。 - 接下来的行是每个城市对(i, j)及其之间距离ij。 输出内容包括： - 最短路径的城市顺序 - 最短路径的总长度 这个问题可以通过Dijkstra算法或Floyd-Warshall算法来解决。在提供的程序中，采用了Dijkstra算法。该算法是一种单源最短路径算法，其基本思想是从源点开始逐步扩展最短路径到其他所有顶点。 具体步骤如下： 1. 初始化：将源点加入集合S，并将其余的顶点放入未处理集U；设置源点到自身的距离为0，其它顶点的距离设为无穷大（这里用M表示）。 2. 在U中选取距离最小的一个顶点k并把它加入S。 3. 更新所有与k相邻且在U中的顶点的距离值。如果通过k到达这些顶点的路径比当前最短路径更短，则更新该顶点的距离值。 4. 重复步骤2和步骤3，直到所有的顶点都在集合S中。 程序流程中定义了一个邻接矩阵cost来存储城市间的距离，并使用结构体数组lowpathcost记录从源节点到各个顶点的最短路径。在每次迭代过程中找到未处理顶点中最接近源节点的一个顶点并更新其相邻所有顶点的距离值。变量total、adjvex[]、lowpathcost[]和selected[]分别用于计数、记录选择的顶点、存储最短路径信息以及避免已处理过的顶点再次被处理。 时间复杂度上，这个Dijkstra算法版本为O(n^2)，其中n是顶点的数量。这是因为每次需要遍历整个未处理顶点集来寻找最近的一个顶点。在实际应用中可以使用优先队列（如堆）优化该过程将时间复杂性降低到O((n+e)log n)，其中e表示边数。 通过这样的实验，学生不仅能掌握图结构的基本操作还能理解并实现最短路径算法这对于解决诸如交通网络规划、网络路由等实际问题具有重要的理论和实践意义。
     
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