Таблица кратчайших расстояний
Таблица кратчайших расстояний — это таблица, в которой для каждой пары вершин графа записано минимальное возможное расстояние между ними. Она помогает быстро находить длину кратчайшего пути и используется в задачах на матрицы, маршруты и анализ графов.
Как устроена таблица
Строка соответствует начальной вершине, столбец — конечной. В неориентированном графе расстояния симметричны: \(d_{ij}=d_{ji}\). В ориентированном графе это необязательно: путь из \(i\) в \(j\) может существовать, а обратного пути может не быть. Расстояние считают по сумме весов рёбер, а не по количеству промежуточных вершин.
Пусть есть рёбра \(A-B\) с весом \(4\), \(A-C\) с весом \(2\) и \(C-B\) с весом \(1\). Для пары \(A,B\) прямой путь имеет длину \(4\), а путь \(A-C-B\) — \(2+1=3\). Поэтому в таблице на пересечении строки \(A\) и столбца \(B\) записывают \(d_{AB}=3\).
Таблица кратчайших расстояний не является исходной таблицей смежности. В таблице смежности обычно указано, есть ли ребро между вершинами и каков его вес, а в таблице расстояний учитываются все возможные маршруты. Таблицу расстояний можно получить, например, с помощью алгоритма Флойда; для одной начальной вершины часто применяют алгоритм Дейкстры.
Использование в экзаменационных задачах
В задачах ЕГЭ сначала определяют, что означает строка и столбец, затем находят нужную пару вершин и сравнивают длины возможных маршрутов. Если требуется маршрут между несколькими пунктами, выбирают последовательность переходов с минимальной суммой весов. Важно проверить направление рёбер и единицы измерения расстояний.
В графе есть пути \(A-B\) длины \(7\) и \(A-C-B\) длины \(3+2\). Какое значение должно стоять в таблице на месте \(d_{AB}\)?
Главное
- \(d_{ij}\) — минимальная длина пути из вершины \(i\) в вершину \(j\).
- На диагонали таблицы стоят нули; в неориентированном графе таблица симметрична.
- При решении задач сравнивают суммы весов всех подходящих маршрутов, учитывая направление рёбер.