sedgewick/wayne“bellmanfordsp.java”:“findnegativecycle”如何确保返回负循环?

cig3rfwq  于 2021-07-06  发布在  Java
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在sedgewick和wayne中实现了bellman-ford算法(https://algs4.cs.princeton.edu/44sp/bellmanfordsp.java)方法 findNegativeCycle 使用 EdgeWeightedDirectedCycle (https://algs4.cs.princeton.edu/44sp/edgeweighteddirectedcycle.java)在最短路径树中寻找一个有向循环 edgeTo 数组)。
另外,在 check 方法,Assert此有向循环的权重为负。因此,如果启用了javaAssert,则 BellmanFordSP 如果 negativeCycle 方法返回权重不为负的循环。
问:如果最短路径树同时包含一个零权循环和一个负权循环,那么什么能确保 EdgeWeightedDirectedCycle 不返回零权重循环(从而导致Assert失败)?

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gj3fmq9x1#

链接的bellman-ford实现不能保证在存在负权重和零权重循环的情况下返回负权重循环。
下图将导致 BellmanFordSP.java 撞车 AssertionError )当起始顶点为2时,因为找到的循环的权重等于零(命令 java -ea BellmanFordSP.java <graph.txt> 2 ):

8
9
0 1 3.0
1 2 -3.430337482745286
2 3 0
3 4 -2
4 5 -5
5 0 0
3 6 -4
6 7 -5
7 3 9

上图显示如下:

该错误最终是由浮点舍入错误引起的。
第二次松弛顶点3时,到该顶点的当前距离等于 -7.430337482745286 . 边缘3→6(重量) -4.0 )将导致距离6更新为 -7.430337482745286 + -4.0 ,它(使用双精度浮点数时)等于 -11.430337482745287 (注意结尾数字是7而不是6)。放松6时,到7的距离将更新为 -16.430337482745287 ( -11.430337482745287 + -5.0 )最后,顶点7的松弛会将距离更新为3到5 -7.430337482745287 ( -16.430337482745287 + 9.0 ). 新距离为3小于以前的距离 -7.430337482745286 (由于浮点舍入错误),这意味着→3边替换2边→3最短路径树的边。这将导致最短路径树不再包含负循环(因为它不再包含2)→3) ,而是零重量循环。

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