什么是Bellman-Ford算法?
Bellman-Ford,是求解单源最短路经问题的一种算法,由Richard Bellman和莱斯特.福特创立的。它的原理是对图进行|V|-1次松弛操作,得到所有可能的最短路经。其优于Dijkstra的方面是边的权值可以为负数、实现简单,缺点是时间复杂度高,高达O(V*E),V:顶点数,E:边数。但算法可以进行优化,以提高效率。
Bellman-Ford与Dijkstra的相同点:
- 计算时每个边的之间的估计距离值都比真实值大,并且被新找到的路经的最小长度替代。
不同点:
- Dijkstra算法是从源点s出发向外扩,逐个处理相邻的节点,不会去重复处理节点,这样处理会比Bellman-Ford效率更高一点;
- Bellman-Ford算法每次都是从源点s重新出发进行relax操作,共V-1次,V是顶点数;
算法思想 (例子)
- 初始化时把起点s到各个顶点v的距离dist(s->v)设为∞,dist(s->s)设为0;
- 计算最短路经,执行V-1次遍历;
- 对于图中的每条边:如果起点s的距离d加上边的权值w小于终点v的距离d,则更新终点v的距离值d;
- 检测图中是否有负权边形成了环,遍历图中的所有边,计算s至v的距离,如果对于v存在更小的距离,则说明存在环;
Bellman-Ford算法的用途
- 从A出发,是否存在到达各个节点的路经(有计算出值表示可以到达);
- 从A出发,到达各个节点最短路经(时间最少、或者路经最少等);
- 图中是否存在负环路(权重之和为负数);
Leetcode例子