鬆弛[圖論術語]

鬆弛[圖論術語]
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對於每個頂點v∈V,都設定一個屬性d[v],用來描述從源點s到v的最短路徑上權值的上界,稱為最短路徑估計(shortest-pathestimate)。

π[v]代表S到v的當前最短路徑中v點之前的一個點的編號,我們用下面的Θ(V)時間的過程來對最短路徑估計和前趨進行初始化。

INITIALIZE-SINGLE-SOURCE(G,s)

1for each vertex v∈V[G]

2do d[v]←∞

3 π[v]←NIL

4 d[s]←0

經過初始化以後,對所有v∈V,π[v]=NIL,對v∈V-{s},有d[s]=0以及d[v]=∞。

在鬆弛一條邊(u,v)的過程中,要測試是否可以通過u,對迄今找到的v的最短路徑進行改進;如果可以改進的話,則更新d[v]和π[v]。一次鬆弛操作可以減小最短路徑估計的值d[v],並更新v的前趨域π[v](S到v的當前最短路徑中v點之前的一個點的編號)。下面的偽代碼對邊(u,v)進行了一步鬆弛操作。

RELAX(u, v, w)

1if(d[v]>d[u]+w(u,v))

2then d[v]←d[u]+w(u,v)

3 π[v]←u

每個單源最短路徑算法中都會調用INITIALIZE-SINGLE-SOURCE,然後重複對邊進行鬆弛的過程。另外,鬆弛是改變最短路徑和前趨的唯一方式。各個單源最短路徑算法間區別在於對每條邊進行鬆弛操作的次數,以及對邊執行鬆弛操作的次序有所不同。在Dijkstra算法以及關於有向無迴路圖的最短路徑算法中,對每條邊執行一次鬆弛操作。在Bellman-Ford算法中,每條邊要執行多次鬆弛操作。

順帶提一句,鬆弛操作的不等式與差分約束系統有著密不可分的關聯。

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