追求多装快跑最短距离的是
追求多装快跑最短距离的是标号法。对于一对一的配送路线设计,要选择的是最短的配送距离,配送追求的是多装快跑,以节约时间、费用,提高配送效率。介绍一种寻求网络中两点间最短线路的方法——dijkstra(迪杰斯特拉)算法,也称标号法。
djstl算法?
定义Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是典型的单源最短路径算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。Dijkstra算法是很有代表性的最短路径算法,在很多专业课程中都作为基本内容有详细的介绍,如数据结构,图论,运筹学等等。Dijkstra一般的表述通常有两种方式,一种用永久和临时标号方式,一种是用OPEN,
CLOSE表的方式,这里均采用永久和临时标号的方式。注意该算法要求图中不存在负权边。
问题描述在无向图
G=(V,E) 中,假设每条边 E[i] 的长度为 w[i],找到由顶点 V0 到其余各点的最短路径。(单源最短路径)
编辑本段迪杰斯特拉算法迪杰斯特拉(Dijkstra)算法思想
按路径长度递增次序产生最短路径算法:
把V分成两组:
(1)S:已求出最短路径的顶点的集合
(2)V-S=T:尚未确定最短路径的顶点集合
将T中顶点按最短路径递增的次序加入到S中,
保证:(1)从源点V0到S中各顶点的最短路径长度都不大于
从V0到T中任何顶点的最短路径长度
(2)每个顶点对应一个距离值
S中顶点:从V0到此顶点的最短路径长度
T中顶点:从V0到此顶点的只包括S中顶点作中间
顶点的最短路径长度
依据:可以证明V0到T中顶点Vk的最短路径,或是从V0到Vk的
直接路径的权值;或是从V0经S中顶点到Vk的路径权值之和
(反证法可证)
求最短路径步骤
算法步骤如下:
1. 初使时令 S={V0},T={其余顶点},T中顶点对应的距离值
若存在V0,Vi,d(V0,Vi)为V0,Vi弧上的权值
若不存在V0,Vi,d(V0,Vi)为∝
2. 从T中选取一个其距离值为最小的顶点W且不在S中,加入S
3. 对S中顶点的距离值进行修改:若加进W作中间顶点,从V0到Vi的
距离值缩短,则修改此距离值
重复上述步骤2、3,直到S中包含所有顶点,即W=Vi为止
编辑本段迪杰斯特拉算法的原理首先,引进一个辅助向量D,它的每个分量D表示当前所找到的从始点v到每个终点vi的最短路径的长度。如D[3]=2表示从始点v到终点3的路径相对最小长度为2。这里强调相对就是说在算法过程中D的值是在不断逼近最终结果但在过程中不一定就等于最短路径长度。它的初始状态为:若从v到vi有弧,则D为弧上的权值;否则置D为∞。显然,长度为
D[j]=Min{D | vi∈V} 的路径就是从v出发的长度最短的一条最短路径。此路径为(v,vj)。
那么,下一条长度次短的最短路径是哪一条呢?假设该次短路径的终点是vk,则可想而知,这条路径或者是(v,vk),或者是(v,vj,vk)。它的长度或者是从v到vk的弧上的权值,或者是D[j]和从vj到vk的弧上的权值之和。
一般情况下,假设S为已求得最短路径的终点的集合,则可证明:下一条最短路径(设其终点为X)或者是弧(v,x),或者是中间只经过S中的顶点而最后到达顶点X的路径。因此,下一条长度次短的最短路径的长度必是D[j]=Min{D
| vi∈V-S} 其中,D或者是弧(v,vi)上的权值,或者是D[k](vk∈S)和弧(vk,vi)上的权值之和。 迪杰斯特拉算法描述如下:
1)arcs表示弧上的权值。若不存在,则置arcs为∞(在本程序中为MAXCOST)。S为已找到从v出发的最短路径的终点的集合,初始状态为空集。那么,从v出发到图上其余各顶点vi可能达到的最短路径长度的初值为D=arcs[Locate
Vex(G,v),i] vi∈V 2)选择vj,使得D[j]=Min{D | vi∈V-S} 3)修改从v出发到集合V-S上任一顶点vk可达的最短路径长度。
编辑本段迪杰斯特拉算法C#程序public class Edge
{
public string StartNodeID ;
public string EndNodeID ;
public double Weight ; //权值,代价
} 节点则抽象成Node类,一个节点上挂着以此节点作为起点的“出边”表。
public class Node
{
private string iD ;
private ArrayList edgeList ;//Edge的集合--出边表
public Node(string id )
{
this.iD = id ;
this.edgeList = new ArrayList() ;
}
property#region property
public string ID
{
get
{
return this.iD ;
}
}
public ArrayList EdgeList
{
get
{
return this.edgeList ;
}
}
#endregion
}
在计算的过程中,我们需要记录到达每一个节点权值最小的路径,这个抽象可以用PassedPath类来表示:
/// summary
/// PassedPath 用于缓存计算过程中的到达某个节点的权值最小的路径
/// /summary
public class PassedPath
{
private string curNodeID ;
private bool beProcessed ; //是否已被处理
private double weight ; //累积的权值
private ArrayList passedIDList ; //路径
public PassedPath(string ID)
{
this.curNodeID = ID ;
this.weight = double.MaxValue ;
this.passedIDList = new ArrayList() ;
this.beProcessed = false ;
}
#region property
public bool BeProcessed
{
get
{
return this.beProcessed ;
}
set
{
this.beProcessed = value ;
}
}
public string CurNodeID
{
get
{
return this.curNodeID ;
}
}
public double Weight
{
get
{
return this.weight ;
}
set
{
this.weight = value ;
}
}
public ArrayList PassedIDList
{
get
{
return this.passedIDList ;
}
}
#endregion
}
另外,还需要一个表PlanCourse来记录规划的中间结果,即它管理了每一个节点的PassedPath。
/// summary
/// PlanCourse 缓存从源节点到其它任一节点的最小权值路径=》路径表
/// /summary
public class PlanCourse
{
private Hashtable htPassedPath ;
#region ctor
public PlanCourse(ArrayList nodeList ,string originID)
{
this.htPassedPath = new Hashtable() ;
Node originNode = null ;
foreach(Node node in nodeList)
{
if(node.ID == originID)
{
originNode = node ;
}
else
{
PassedPath pPath = new PassedPath(node.ID) ;
this.htPassedPath.Add(node.ID ,pPath) ;
}
}
if(originNode == null)
{
throw new Exception("The origin node is not exist !")
;
}
this.InitializeWeight(originNode) ;
}
private void InitializeWeight(Node originNode)
{
if((originNode.EdgeList == null)
||(originNode.EdgeList.Count == 0))
{
return ;
}
foreach(Edge edge in originNode.EdgeList)
{
PassedPath pPath = this[edge.EndNodeID] ;
if(pPath == null)
{
continue ;
}
pPath.PassedIDList.Add(originNode.ID) ;
pPath.Weight = edge.Weight ;
}
}
#endregion
public PassedPath this[string nodeID]
{
get
{
return (PassedPath)this.htPassedPath[nodeID] ;
}
}
}
在所有的基础构建好后,路径规划算法就很容易实施了,该算法主要步骤如下:
(1)用一张表(PlanCourse)记录源点到任何其它一节点的最小权值,初始化这张表时,如果源点能直通某节点,则权值设为对应的边的权,否则设为double.MaxValue。
(2)选取没有被处理并且当前累积权值最小的节点TargetNode,用其边的可达性来更新到达其它节点的路径和权值(如果其它节点
经此节点后权值变小则更新,否则不更新),然后标记TargetNode为已处理。
(3)重复(2),直至所有的可达节点都被处理一遍。
(4)从PlanCourse表中获取目的点的PassedPath,即为结果。
下面就来看上述步骤的实现,该实现被封装在RoutePlanner类中:
/// summary
/// RoutePlanner 提供图算法中常用的路径规划功能。
/// 2005.09.06
/// /summary
public class RoutePlanner
{
public RoutePlanner()
{
}
#region Paln
//获取权值最小的路径
public RoutePlanResult Paln(ArrayList nodeList ,string
originID ,string destID)
{
PlanCourse planCourse = new PlanCourse(nodeList
,originID) ;
Node curNode = this.GetMinWeightRudeNode(planCourse
,nodeList ,originID) ;
#region 计算过程
while(curNode != null)
{
PassedPath curPath = planCourse[curNode.ID] ;
foreach(Edge edge in curNode.EdgeList)
{
PassedPath targetPath = planCourse[edge.EndNodeID] ;
double tempWeight = curPath.Weight + edge.Weight ;
if(tempWeight targetPath.Weight)
{
targetPath.Weight = tempWeight ;
targetPath.PassedIDList.Clear() ;
for(int i=0 ;icurPath.PassedIDList.Count ;i++)
{
targetPath.PassedIDList.Add(curPath.PassedIDList.ToString())
;
}
targetPath.PassedIDList.Add(curNode.ID) ;
}
}
//标志为已处理
planCourse[curNode.ID].BeProcessed = true ;
//获取下一个未处理节点
curNode = this.GetMinWeightRudeNode(planCourse
,nodeList ,originID) ;
}
#endregion
//表示规划结束
return this.GetResult(planCourse ,destID) ;
}
#endregion
#region private method
#region GetResult
//从PlanCourse表中取出目标节点的PassedPath,这个PassedPath即是规划结果
private RoutePlanResult GetResult(PlanCourse
planCourse ,string destID)
{
PassedPath pPath = planCourse[destID] ;
if(pPath.Weight == int.MaxValue)
{
RoutePlanResult result1 = new RoutePlanResult(null
,int.MaxValue) ;
return result1 ;
}
string[] passedNodeIDs = new
string[pPath.PassedIDList.Count] ;
for(int i=0 ;ipassedNodeIDs.Length ;i++)
{
passedNodeIDs = pPath.PassedIDList.ToString() ;
}
RoutePlanResult result = new
RoutePlanResult(passedNodeIDs ,pPath.Weight) ;
return result ;
}
#endregion
#region GetMinWeightRudeNode
//从PlanCourse取出一个当前累积权值最小,并且没有被处理过的节点
private Node GetMinWeightRudeNode(PlanCourse
planCourse ,ArrayList nodeList ,string originID)
{
double weight = double.MaxValue ;
Node destNode = null ;
foreach(Node node in nodeList)
{
if(node.ID == originID)
{
continue ;
}
PassedPath pPath = planCourse[node.ID] ;
if(pPath.BeProcessed)
{
continue ;
}
if(pPath.Weight weight)
{
weight = pPath.Weight ;
destNode = node ;
}
}
return destNode ;
}
#endregion
#endregion
}
编辑本段迪杰斯特拉算法pascal程序type bool=array[1..10]of
boolean;
arr=array[0..10]of integer;
var a:array[1..10,1..10]of integer;
//存储图的邻接数组,无边为10000
c,d,e:arr; //c为最短路径数值,d为各点前趋,
t:bool; //e:路径,t为辅助数组
i,j,n,m:integer;
inf,outf:text;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
procedure init; //不同题目邻接数组建立方式不一样
begin
assign(inf,'dijkstra.in');
assign(outf,'dijkstra.out');
reset(inf); rewrite(outf);
read(inf,n);
for i:=1 to n do
for j:=1 to n do
begin
read(inf,a[i,j]);
if a[i,j]=0 then a[i,j]:=10000;
end;
end;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
procedure dijkstra(qi:integer; t:bool; var c{,d}:arr);
//qi起点,{}中为求路径部
var i,j,k,min:integer; //分,不需求路径时可以不要
begin //t数组一般在调用前初始
t[qi]:=true; //化成false,也可将部分点
{for i:=1 to n do d[i]:=qi; d[qi]:=0; }
//初始化成true以回避这些点
for i:=1 to n do c[i]:=a[qi,i];
for i:=1 to n-1 do
begin
min:=10001;
for j:=1 to n do
if (c[j]min)and(not(t[j])) then begin k:=j;
min:=c[j];end;
t[k]:=true;
for j:=1 to n do
if (c[k]+a[k,j]c[j])and(not(t[j])) then
begin
c[j]:=c[k]+a[k,j]; {d[j]:=k;}
end;
end;
end;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
procedure make(zh:integer; d:arr; var e:arr);
//生成路径,e[0]保存路径
var i,j,k:integer; //上的节点个数
begin
i:=0;
while d[zh]0 do
begin
inc(i);e[i]:=zh;zh:=d[zh];
end;
inc(i);e[i]:=qi; e[0]:=I;
end;
主程序调用:求最短路径长度:初始化t,然后dijkstra(qi,t,c,d)
求路径:make(m,d,e) ,m是终点
编辑本段Dijkstra算法的堆优化(PASCAL实现)一、思考
我们可以发现,在实现步骤时,效率较低(需要O(n),使总复杂度达到O(n^2)。对此可以考虑用堆这种数据结构进行优化,使此步骤复杂度降为O(log(n))(总复杂度降为O(n
log(n))。
二、实现
1. 将与源点相连的点加入堆,并调整堆。
2. 选出堆顶元素u(即代价最小的元素),从堆中删除,并对堆进行调整。
3. 处理与u相邻的,未被访问过的,满足三角不等式的顶点
1):若该点在堆里,更新距离,并调整该元素在堆中的位置。
2):若该点不在堆里,加入堆,更新堆。
4. 若取到的u为终点,结束算法;否则重复步骤2、3。
三、代码
procedure Dijkstra;
var
u,v,e,i:longint;
begin
fillchar(dis,sizeof(dis),$7e); //距离
fillchar(Inh,sizeof(Inh),false); //是否在堆中
fillchar(visit,sizeof(visit),false); //是否访问过
size:=0;
e:=last[s];
while e0 do //步骤1
begin
u:=other[e];
if not(Inh[u]) then //不在堆里
begin
inc(size);
heap[size]:=u;
dis[u]:=cost[e];
Loc[u]:=size; //Loc数组记录元素在堆中的位置
Inh[u]:=true;
Shift_up(Loc[u]); //上浮
end
else
if cost[e]dis[u] then //在堆里
begin
dis[u]:=cost[e];
Shift_up(Loc[u]);
Shift_down(Loc[u]);
end;
e:=pre[e];
end;
visit[s]:=true;
while true do
begin
u:=heap[1]; //步骤2
if u=t then break; //步骤4
visit[u]:=true;
heap[1]:=heap[size];
dec(size);
Shift_down(1);
e:=last[u];
while e0 do //步骤3
begin
v:=other[e];
if Not(visit[v]) and (dis[u]+cost[e]dis[v]) then
//与u相邻的,未被访问过的,满足三角不等式的顶点
if Inh[v] then //在堆中
begin
dis[v]:=dis[u]+cost[e];
Shift_up(Loc[v]);
Shift_Down(Loc[v]);
end
else //不再堆中
begin
inc(size);
heap[size]:=v;
dis[v]:=dis[u]+cost[e];
Loc[v]:=size;
Inh[v]:=true;
Shift_up(Loc[v]);
end;
e:=pre[e];
end;
end;
writeln(dis[t]);
end;
java 最短路径算法 如何实现有向 任意两点的最短路径
Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是典型的最短路径路由算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。
Dijkstra一般的表述通常有两种方式,一种用永久和临时标号方式,一种是用OPEN, CLOSE表方式
用OPEN,CLOSE表的方式,其采用的是贪心法的算法策略,大概过程如下:
1.声明两个集合,open和close,open用于存储未遍历的节点,close用来存储已遍历的节点
2.初始阶段,将初始节点放入close,其他所有节点放入open
3.以初始节点为中心向外一层层遍历,获取离指定节点最近的子节点放入close并从新计算路径,直至close包含所有子节点
代码实例如下:
Node对象用于封装节点信息,包括名字和子节点
[java] view plain copy
public class Node {
private String name;
private MapNode,Integer child=new HashMapNode,Integer();
public Node(String name){
this.name=name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public MapNode, Integer getChild() {
return child;
}
public void setChild(MapNode, Integer child) {
this.child = child;
}
}
MapBuilder用于初始化数据源,返回图的起始节点
[java] view plain copy
public class MapBuilder {
public Node build(SetNode open, SetNode close){
Node nodeA=new Node("A");
Node nodeB=new Node("B");
Node nodeC=new Node("C");
Node nodeD=new Node("D");
Node nodeE=new Node("E");
Node nodeF=new Node("F");
Node nodeG=new Node("G");
Node nodeH=new Node("H");
nodeA.getChild().put(nodeB, 1);
nodeA.getChild().put(nodeC, 1);
nodeA.getChild().put(nodeD, 4);
nodeA.getChild().put(nodeG, 5);
nodeA.getChild().put(nodeF, 2);
nodeB.getChild().put(nodeA, 1);
nodeB.getChild().put(nodeF, 2);
nodeB.getChild().put(nodeH, 4);
nodeC.getChild().put(nodeA, 1);
nodeC.getChild().put(nodeG, 3);
nodeD.getChild().put(nodeA, 4);
nodeD.getChild().put(nodeE, 1);
nodeE.getChild().put(nodeD, 1);
nodeE.getChild().put(nodeF, 1);
nodeF.getChild().put(nodeE, 1);
nodeF.getChild().put(nodeB, 2);
nodeF.getChild().put(nodeA, 2);
nodeG.getChild().put(nodeC, 3);
nodeG.getChild().put(nodeA, 5);
nodeG.getChild().put(nodeH, 1);
nodeH.getChild().put(nodeB, 4);
nodeH.getChild().put(nodeG, 1);
open.add(nodeB);
open.add(nodeC);
open.add(nodeD);
open.add(nodeE);
open.add(nodeF);
open.add(nodeG);
open.add(nodeH);
close.add(nodeA);
return nodeA;
}
}
图的结构如下图所示:
Dijkstra对象用于计算起始节点到所有其他节点的最短路径
[java] view plain copy
public class Dijkstra {
SetNode open=new HashSetNode();
SetNode close=new HashSetNode();
MapString,Integer path=new HashMapString,Integer();//封装路径距离
MapString,String pathInfo=new HashMapString,String();//封装路径信息
public Node init(){
//初始路径,因没有A-E这条路径,所以path(E)设置为Integer.MAX_VALUE
path.put("B", 1);
pathInfo.put("B", "A-B");
path.put("C", 1);
pathInfo.put("C", "A-C");
path.put("D", 4);
pathInfo.put("D", "A-D");
path.put("E", Integer.MAX_VALUE);
pathInfo.put("E", "A");
path.put("F", 2);
pathInfo.put("F", "A-F");
path.put("G", 5);
pathInfo.put("G", "A-G");
path.put("H", Integer.MAX_VALUE);
pathInfo.put("H", "A");
//将初始节点放入close,其他节点放入open
Node start=new MapBuilder().build(open,close);
return start;
}
public void computePath(Node start){
Node nearest=getShortestPath(start);//取距离start节点最近的子节点,放入close
if(nearest==null){
return;
}
close.add(nearest);
open.remove(nearest);
MapNode,Integer childs=nearest.getChild();
for(Node child:childs.keySet()){
if(open.contains(child)){//如果子节点在open中
Integer newCompute=path.get(nearest.getName())+childs.get(child);
if(path.get(child.getName())newCompute){//之前设置的距离大于新计算出来的距离
path.put(child.getName(), newCompute);
pathInfo.put(child.getName(), pathInfo.get(nearest.getName())+"-"+child.getName());
}
}
}
computePath(start);//重复执行自己,确保所有子节点被遍历
computePath(nearest);//向外一层层递归,直至所有顶点被遍历
}
public void printPathInfo(){
SetMap.EntryString, String pathInfos=pathInfo.entrySet();
for(Map.EntryString, String pathInfo:pathInfos){
System.out.println(pathInfo.getKey()+":"+pathInfo.getValue());
}
}
/**
* 获取与node最近的子节点
*/
private Node getShortestPath(Node node){
Node res=null;
int minDis=Integer.MAX_VALUE;
MapNode,Integer childs=node.getChild();
for(Node child:childs.keySet()){
if(open.contains(child)){
int distance=childs.get(child);
if(distanceminDis){
minDis=distance;
res=child;
}
}
}
return res;
}
}
Main用于测试Dijkstra对象
[java] view plain copy
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Dijkstra test=new Dijkstra();
Node start=test.init();
test.computePath(start);
test.printPathInfo();
}
}
Dijkstrath算法是什么?如何用Dijkstrath算法求计算机网络拓扑图的最短路径?
Dijkstra算法是典型 的单源最短路径算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。Dijkstra算法是很有代表性的最短路径算法,在很多专业课程中都作为基本内容有详细的介绍,如数据结构,图论,运筹学等等。Dijkstra一般的表述通常有两种方式,一种用永久和临时标号方式,一种是用OPEN, CLOSE表的方式,这里均采用永久和临时标号的方式。注意该算法要求图中不存在负权边。
迪杰斯特拉(Dijkstra)算法思想
按路径长度递增次序产生最短路径算法:
把V分成两组:
(1)S:已求出最短路径的顶点的集合
(2)V-S=T:尚未确定最短路径的顶点集合
将T中顶点按最短路径递增的次序加入到S中,
保证:(1)从源点V0到S中各顶点的最短路径长度都不大于
从V0到T中任何顶点的最短路径长度
(2)每个顶点对应一个距离值
S中顶点:从V0到此顶点的最短路径长度
T中顶点:从V0到此顶点的只包括S中顶点作中间
顶点的最短路径长度
依据:可以证明V0到T中顶点Vk的最短路径,或是从V0到Vk的
直接路径的权值;或是从V0经S中顶点到Vk的路径权值之和
(反证法可证)
求最短路径步骤
算法步骤如下:
1. 初使时令 S={V0},T={其余顶点},T中顶点对应的距离值
若存在V0,Vi,d(V0,Vi)为V0,Vi弧上的权值
若不存在V0,Vi,d(V0,Vi)为∝
2. 从T中选取一个其距离值为最小的顶点W且不在S中,加入S
3. 对其余T中顶点的距离值进行修改:若加进W作中间顶点,从V0到Vi的
距离值缩短,则修改此距离值
重复上述步骤2、3,直到S中包含所有顶点,即W=Vi为止
路由算法的类型有
路由算法有很多种,如果从路由表对网络拓扑和通信量变化的自适应能力的角度划分,可以分为静态路由算法和动态路由算法两大类,这两大类又可细分为几种小类型,比较典型常见的有以下几种:
一、静态路由算法
1.Dijkstra算法(最短路径算法)
Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是典型的单源最短路径算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。Dijkstra算法是很有代表性的最短路径算法,在很多专业课程中都作为基本内容有详细的介绍,如数据结构,图论,运筹学等等。Dijkstra一般的表述通常有两种方式,一种用永久和临时标号方式,一种是用OPEN,CLOSE表的方式,这里均采用永久和临时标号的方式。注意该算法要求图中不存在负权回路。
Dijkstra算法执行步骤如下:
步骤一:路由器建立一张网络图,并且确定源节点和目的节点,在这个例子里我们设为V1和V2。然后路由器建立一个矩阵,称为“邻接矩阵”。在这个矩阵中,各矩阵元素表示权值。例如,[i,j]是节点Vi与Vj之间的链路权值。如果节点Vi与Vj之间没有链路直接相连,它们的权值设为“无穷大”。
步骤二:路由器为网路中的每一个节点建立一组状态记录。此记录包括三个字段:
前序字段———表示当前节点之前的节点。
长度字段———表示从源节点到当前节点的权值之和。
标号字段———表示节点的状态。每个节点都处于一个状态模式:“永久”或“暂时”。
步骤三:路由器初始化(所有节点的)状态记录集参数,将它们的长度设为“无穷大”,标号设为“暂时”。
步骤四:路由器设置一个T节点。例如,如果设V1是源T节点,路由器将V1的标号更改为“永久”。当一个标号更改为“永久”后,它将不再改变。一个T节点仅仅是一个代理而已。
步骤五:路由器更新与源T节点直接相连的所有暂时性节点的状态记录集。
步骤六:路由器在所有的暂时性节点中选择距离V1的权值最低的节点。这个节点将是新的T节点。
步骤七:如果这个节点不是V2(目的节点),路由器则返回到步骤5。
步骤八:如果节点是V2,路由器则向前回溯,将它的前序节点从状态记录集中提取出来,如此循环,直到提取到V1为止。这个节点列表便是从V1到V2的最佳路由。
2.扩散法
事先不需要任何网络信息;路由器把收到的每一个分组,向除了该分组到来的线路外的所有输出线路发送。将来会有多个分组的副本到达目的地端,最先到达的,可能是走了“最优”的路径常见的扩散法是选择性扩散算法。
3.LS算法
采用LS算法时,每个路由器必须遵循以下步骤:
步骤一:确认在物理上与之相连的路由器并获得它们的IP地址。当一个路由器开始工作后,它首先向整个网络发送一个“HELLO”分组数据包。每个接收到数据包的路由器都将返回一条消息,其中包含它自身的IP地址。
步骤二:测量相邻路由器的延时(或者其他重要的网络参数,比如平均流量)。为做到这一点,路由器向整个网络发送响应分组数据包。每个接收到数据包的路由器返回一个应答分组数据包。将路程往返时间除以2,路由器便可以计算出延时。(路程往返时间是网络当前延迟的量度,通过一个分组数据包从远程主机返回的时间来测量。)该时间包括了传输和处理两部分的时间——也就是将分组数据包发送到目的地的时间以及接收方处理分组数据包和应答的时间。
步骤三:向网络中的其他路由器广播自己的信息,同时也接收其他路由器的信息。
在这一步中,所有的路由器共享它们的知识并且将自身的信息广播给其他每一个路由器。这样,每一个路由器都能够知道网络的结构以及状态。
步骤四:使用一个合适的算法,确定网络中两个节点之间的最佳路由。
路由算法有哪些类型?路由算法与路由协议的区别
在这一步中,路由器选择通往每一个节点的最佳路由。它们使用一个算法来实现这一点,如Dijkstra最短路径算法。在这个算法中,一个路由器通过收集到的其他路由器的信息,建立一个网络图。这个图描述网络中的路由器的位置以及它们之间的链接关系。每个链接都有一个数字标注,称为权值或成本。这个数字是延时和平均流量的函数,有时它仅仅表示节点间的跃点数。例如,如果一个节点与目的地之间有两条链路,路由器将选择权值最低的链路。
二、动态路由算法
1.距离向量路由算法
距离向量路由算法,也叫做最大流量演算法,其被距离向量协议作为一个算法,如RIP、BGP、ISO IDRP、NOVELL IPX。使用这个算法的路由器必须掌握这个距离表(它是一个一维排列-“一个向量”),它告诉在网络中每个节点的最远和最近距离。在距离表中的这个信息是根据临近接点信息的改变而时时更新的。表中数据的量和在网络中的所有的接点(除了它自己本身)是等同的。这个表中的列代表直接和它相连的邻居,行代表在网络中的所有目的地。每个数据包括传送数据包到每个在网上的目的地的路径和距离/或时间在那个路径上来传输(我们叫这个为“成本”)。这个在那个算法中的度量公式是跳跃的次数,等待时间,流出数据包的数量,等等。在距离向量路由算法中,相邻路由器之间周期性地相互交换各自的路由表备份。当网络拓扑结构发生变化时,路由器之间也将及时地相互通知有关变更信息。其优点是算法简单容易实现。缺点是慢收敛问题,路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻路由器传播出去,过程缓慢。
每一个相邻路由器发送过来的路由表都要经过以下步骤:
步骤一:对地址为X的路由器发过来的路由表,先修改此路由表中的所有项目:把”下一跳”字段中的地址改为X,并把所有”距离”字段都加1。
步骤二:对修改后的路由表中的每一个项目,进行以下步骤:
(1)将X的路由表(修改过的),与S的路由表的目的网络进行对比。若在X中出现,在S中没出现,则将X路由表中的这一条项目添加到S的路由表中。
(2)对于目的网络在S和X路由表中都有的项目进行下面步骤:
1)在S的路由表中,若下一跳地址是x,则直接用X路由表中这条项目替换S路由表中的项目。
2)在S的路由表中,若下一跳地址不是x,若X路由表项目中的距离d小于S路由表中的距离,则进行更新。
步骤三:若3分钟还没有收到相邻路由器的更新表,则把此相邻路由器记为不可到达路由器,即把距离设置为16。
2.链路状态最短路由优先算法SPF
1)发现邻居结点,并学习它们的网络地址;
2)测量到各邻居节点的延迟或者开销;
3)创建链路状态分组;
4)使用扩散法发布链路状态分组;
5)计算到每个其它路由器的最短路径。