松弛操作的对象到底是?

来源:9-5 负权边和Bellman-Ford算法

Poplar_hills

2019-03-20

Hi bobo 老师,


这个回答中您说“对节点2的所有邻边进行relax操作”即松弛操作的对象是某个节点的邻边。而在本节说的却都是对买某个节点进行松弛操作说法不太一致。


不管哪种说法我理解松弛操作都是指“计算经过某个节点到达另一个节点的路径的距离”。比如 A —> B —> C若对顶点 B 进行松弛操作或者说对 B 的邻边进行松弛操作都是指计算经过 B —> C 的路径的距离。不知这样理解是否正确?


另外本节最后10’40’'处分析复杂度时PPT 上说的也是“对所有的节点进行 V-1 次松弛操作”因此复杂度是 O(VE)但如果按照上一节的说法即松弛操作的对象是边那岂不是变成了“对所有边进行 V-1 次松弛操作”这样的话算法复杂度不就变成 O(EE) 了吗?


我也参考了别的文章中对 Bellman-ford 算法的解释其中有一篇的说法就是:

反复对边集 E 中的每条边进行松弛操作使得顶点集V中的每个顶点 v 的最短距离估计值逐步逼近其最短距离。

出处:这里


总结一下我的问题
1. 松弛操作的对象是谁?
2. Bellman-ford 算法是对 V 个顶点进行松弛还是对 E 条边进行松弛还是两种都可以呢?
3. 松弛操作的对象不同会导致算法复杂度不同?


谢谢!

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1回答

liuyubobobo

2019-03-20

首先,请注意,视频中的Bellman-Ford算法的实现有误(原理讲解无误)。修订后的代码请参考这里:https://github.com/liuyubobobo/Play-with-Algorithms/blob/master/09-Shortest-Path/Course%20Code%20(C%2B%2B)/05-Implementation-of-Bellman-Ford/BellmanFord.h

相关讨论,可以参考这里:https://coding.imooc.com/learn/questiondetail/7968.html


Bellman-Ford算法我讲的确实不够详细。抱歉了。回答你的问题如下:


对于单次松弛操作,其对象是边。对于一个边,假设叫AB,如果有以下的形态:

  C
 / \
A---B

即从A可以达到B,从A绕经C之后也可以达到B,并且A->C->B的路径长度比A->B要短。我们选择使用A->C->B到达B,这叫做一次松弛操作。如果你将A-C, C-B, A-B这三条边看成绳子的话,A-C-B这根绳子显然比AB这根绳子更松:)这叫做边松弛。


对应我们的代码,这是一次边松弛:

// 对e进行松弛操作
if( from[e->v()] && (!from[e->w()] || distTo[e->v()] + e->wt() < distTo[e->w()]) ){    
    distTo[e->w()] = distTo[e->v()] + e->wt();    
    from[e->w()] = e;    
}

 


同时,我们也可以定义点松弛。对一个点进行松弛操作,就是对这个点的所有临边都进行一遍松弛操作。


对应我们的代码,这是一次点松弛。其实,就是在上面的边松弛的基础上,套了一层循环,遍历一个点的所有邻边,对每条边进行松弛操作:)

// 对点i进行松弛操作
typename Graph::adjIterator adj(G,i);    
for( Edge<Weight>* e = adj.begin() ; !adj.end() ; e = adj.next() )    
    // 对点i的一条临边e进行松弛操作  
    if( from[e->v()] && (!from[e->w()] || distTo[e->v()] + e->wt() < distTo[e->w()]) ){    
        distTo[e->w()] = distTo[e->v()] + e->wt();    
        from[e->w()] = e;    
    }


2

如果理解了上面的两个概念。那么你就会明白,我们说Bellman-Ford算法是对每条边进行松弛,和对每个点进行松弛,是等价的。因为对每个点进行松弛,就是对每个点的所有邻边进行松弛,也就是对所有的边进行松弛操作:)


3

同时,这两种说法对应的算法复杂度是一致的。我们说对所有边进行松弛操作,或者说对所有点进行松弛操作,都是O(E)的:)我们要进行V-1轮松弛操作,每轮操作的复杂度是O(E)的,整体就是O(VE)的:)


关于图论算法的复杂度计算,这个问题可能很普遍:https://coding.imooc.com/learn/questiondetail/101781.html

可以参考,看看对于你理解是否有帮助:)


加油!:)

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Poplar_hills
多谢老师!
2019-03-20
共3条回复

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