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Bellman-Ford算法描述性证明

2018/06/19120 作者:佚名
导读: 首先指出,图的任意一条最短路径既不能包含负权回路,也不会包含正权回路,因此它最多包含|v|-1条边。其次,从源点s可达的所有顶点如果 存在最短路径,则这些最短路径构成一个以s为根的最短路径树。Bellman-Ford算法的迭代松弛操作,实际上就是按每个点实际的最短路径[虽然我们还不知道,但它一定存在]的层次,逐层生成这棵最短路径树的过程。注意,每一次遍历,都可以从前一次遍历的基础上,找到此次

首先指出,图的任意一条最短路径既不能包含负权回路,也不会包含正权回路,因此它最多包含|v|-1条边。

其次,从源点s可达的所有顶点如果 存在最短路径,则这些最短路径构成一个以s为根的最短路径树。Bellman-Ford算法的迭代松弛操作,实际上就是按每个点实际的最短路径[虽然我们还不知道,但它一定存在]的层次,逐层生成这棵最短路径树的过程。

注意,每一次遍历,都可以从前一次遍历的基础上,找到此次遍历的部分点的单源最短路径。如:这是第i次遍历,那么,通过数学归纳法,若前面单源最短路径层次为1~(i-1)的点全部已经得到,而单源最短路径层次为i的点,必定可由单源最短路径层次为i-1的点集得到,从而在下一次遍历中充当前一次的点集,如此往复迭代,[v]-1次后,若无负权回路,则我们已经达到了所需的目的--得到每个点的单源最短路径。[注意:这棵树的每一次更新,可以将其中的某一个子树接到另一个点下]

反之,可证,若存在负权回路,第[v]次遍历一定存在更新,因为负权回路的环中,必定存在一个"断点",可用数学手段证明。

最后,我们在第[v]次更新中若没有新的松弛,则输出结果,若依然存在松弛,则输出'CAN'T'表示无解。同时,我们还可以通过"断点"找到负权回路。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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