Алгоритм Джонсона

Алгоритм Джонсона находит кратчайшие пути между всеми парами вершин взвешенного ориентированного графа с положительными или отрицательными ребрами, но без отрицательных циклов.

Алгоритм

Псевдокод

В алгоритме Джонсона используется алгоритм Беллмана — Форда и алгоритм Дейкстры. Алгоритм возврашает обычную матрицу [math]D = d_{ij}[/math] размером [math]|V|\times |V|[/math], где [math]d_{ij} = \delta(i,j)[/math], или выдает сообщение о том, что входной граф содержит цикл с отрицательным весом.

Алгоритм Джонсона

Строится граф [math]G'[/math]
if Bellman_Ford[math](G',\;\omega,\;s)[/math] == FALSE
   then out << «Входной граф содержит цикл с отрицательным весом»
   else for для каждой [math]v \in V'[/math]
        do присвоить величине [math]h(v)[/math] значение [math]\delta(s,\;v)[/math],
           вычисленное алгоритмом Беллмана — Форда
        for для каждого ребра [math](u,\;v) \in E'[/math]
            do [math]\hat{\omega}(u,\;v) \leftarrow \omega(u,\;v) + h(u) - h(v)[/math]
        for для каждой вершины [math]u \in V[/math]
            do вычисление с помощью алгоритма Дейкстры
            [math](G,\;\hat{\omega},\;u)[/math] величин [math]\hat{\delta}(u,\;v)[/math]
            для всех вершин [math]v \in V[/math]
            for для каждой вершины [math]v \in V[/math]
                do [math]d_{uv} \leftarrow \hat{\delta}(u,\;v) + h(v) - h(u)[/math]
   return D

Сложность

Алгоритм Джонсона работает за [math]O(VE + VD)[/math], где [math]O(D)[/math] - время работы алгоритма Дейкстры. Если в алгоритме Дейкстры неубывающая очередь с приоритетами реализована в виде фибоначчиевой кучи, то время работы алгоритма Джонсона равно [math]O(V^2\log V + V E)[/math].

См. также

• Алгоритм Дейкстры
• Алгоритм Беллмана — Форда
• Алгоритм Флойда — Уоршелла
• Визуализатор алгоритма

Литература

• Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ.[1] — 2-е изд. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2007. — С. 1296.