Python - Dijkstra算法

Question

我需要在Python中实现Dijkstra算法。不过，我必须用一个二维数组来存放三种信息——前驱节点、路径长度和是否已访问。 我知道在C语言中可以用结构体来实现，但我现在不知道在Python中怎么做。我听说也是可以的，但老实说我一点头绪都没有。

Answer 1

或者你可以在你的二维数组里直接使用元组或字典：

width=10
height=10

my2darray = []
for x in range(width):
   my2darray[x]=[]

for x in range(width):
   for y in range(height):
      #here you set the tuple
      my2darray[x][y] = (n,l,v) 
      #or you can use a dict..
      my2darray[x][y] = dict(node=foo,length=12,visited=False)

Answer 2

为这个创建一个类。

class XXX(object):
    def __init__(self, predecessor, length, visited):
        self.predecessor = predecessor
        self.length = length
        self.visited = visited

或者可以使用 collections.namedtuple，这个方法特别适合用来存放像结构体一样的复合类型，它没有自己的行为，但有命名的成员：XXX = collections.namedtuple('XXX', 'predecessor length visited')。

你可以用 XXX(predecessor, length, visited) 来创建一个实例。

Answer 3

如上所述，你可以使用一个对象的实例。

这位作者在Python中实现了一个相当不错的Dijkstra算法。

#
# This file contains the Python code from Program 16.16 of
# "Data Structures and Algorithms
# with Object-Oriented Design Patterns in Python"
# by Bruno R. Preiss.
#
# Copyright (c) 2003 by Bruno R. Preiss, P.Eng.  All rights reserved.
#
# http://www.brpreiss.com/books/opus7/programs/pgm16_16.txt
#
class Algorithms(object):

    def DijkstrasAlgorithm(g, s):
        n = g.numberOfVertices
        table = Array(n)
        for v in xrange(n):
            table[v] = Algorithms.Entry()
        table[s].distance = 0
        queue = BinaryHeap(g.numberOfEdges)
        queue.enqueue(Association(0, g[s]))
        while not queue.isEmpty:
            assoc = queue.dequeueMin()
            v0 = assoc.value
            if not table[v0.number].known:
                table[v0.number].known = True
                for e in v0.emanatingEdges:
                    v1 = e.mateOf(v0)
                    d = table[v0.number].distance + e.weight
                    if table[v1.number].distance > d:

                        table[v1.number].distance = d
                        table[v1.number].predecessor = v0.number
                        queue.enqueue(Association(d, v1))
        result = DigraphAsLists(n)
        for v in xrange(n):
            result.addVertex(v, table[v].distance)
        for v in xrange(n):
            if v != s:
                result.addEdge(v, table[v].predecessor)
        return result
    DijkstrasAlgorithm = staticmethod(DijkstrasAlgorithm)

注意，这些信息是通过调用Algorithms.Entry()构建的对象来“保存”的。Entry是一个类，定义如下：

class Entry(object):
    """
    Data structure used in Dijkstra's and Prim's algorithms.
    """

    def __init__(self):
        """
        (Algorithms.Entry) -> None
        Constructor.
        """
        self.known = False
        self.distance = sys.maxint
        self.predecessor = sys.maxint

self.known、self.distance等就是这些信息。他并没有在构造函数（init）中明确设置这些，而是在后面设置的。在Python中，你可以通过点号来访问属性。例如：myObject = Entry()。myObject.known、myObject.distance等都是公开的。