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| 1 | +# Grafos - Algoritmos de Dijkstra em Python |
| 2 | +# Bruno Dantas de Paiva - 2021 |
| 3 | +# https://github.com/DantasB |
| 4 | + |
| 5 | +import heapq |
| 6 | + |
| 7 | + |
| 8 | +class Grafo(): |
| 9 | + """Define um grafo utilizando matriz de adjacências. |
| 10 | +
|
| 11 | + Args: |
| 12 | + arestas (list): uma lista de listas onde o indice é o |
| 13 | + vértice e cada elemento da lista é o vizinho |
| 14 | + """ |
| 15 | + |
| 16 | + def __init__(self, arestas: list): |
| 17 | + self.adj = [[] for _ in range(len(arestas))] |
| 18 | + self.dist = [99999 for _ in range(len(arestas))] |
| 19 | + self.adiciona_arestas(arestas) |
| 20 | + |
| 21 | + def adiciona_arestas(self, arestas: list) -> None: |
| 22 | + """Adiciona todas as arestas ao grafo |
| 23 | +
|
| 24 | + Args: |
| 25 | + arestas (list): a lista contendo todas as definições de arestas do grafo |
| 26 | + """ |
| 27 | + for i in range(len(arestas)): |
| 28 | + for j in range(len(arestas[i])): |
| 29 | + self.__adiciona_aresta(i, arestas[i][j]) |
| 30 | + |
| 31 | + def __adiciona_aresta(self, u: int, v: int) -> None: |
| 32 | + """Adiciona a aresta na matriz de adjacência |
| 33 | +
|
| 34 | + Args: |
| 35 | + u (int): vértice u |
| 36 | + v (int): vértice v |
| 37 | + """ |
| 38 | + if v[0] not in self.adj[u]: |
| 39 | + self.adj[u].append([v[1], v[0]]) |
| 40 | + |
| 41 | + def _peso_entre_u_e_v(self, u: int, v: int) -> float: |
| 42 | + """Retorna o peso entre os vértices u e v |
| 43 | +
|
| 44 | + Args: |
| 45 | + u (int): vértice u |
| 46 | + v (int): vértice v |
| 47 | +
|
| 48 | + Returns: |
| 49 | + float: peso entre u e v |
| 50 | + """ |
| 51 | + for vertice in self.adj[v[1]]: |
| 52 | + if vertice[1] == u: |
| 53 | + return vertice[0] |
| 54 | + |
| 55 | + def dijkstra(self, start: int) -> list: |
| 56 | + """Retorna a lista de distância do vértice start até todos os vértices |
| 57 | +
|
| 58 | + Args: |
| 59 | + start (int): vértice inicial |
| 60 | +
|
| 61 | + Returns: |
| 62 | + list: lista de distâncias |
| 63 | + """ |
| 64 | + distancia = self.dist.copy() |
| 65 | + S = set() # Conjunto de vértices explorados |
| 66 | + distancia[start] = 0 |
| 67 | + |
| 68 | + while True: |
| 69 | + V = set([(i, distancia[i]) for i in range(len(self.adj))]) |
| 70 | + diferenca_de_conjuntos = list(V.difference(S)) |
| 71 | + if not diferenca_de_conjuntos: |
| 72 | + break |
| 73 | + |
| 74 | + heapq.heapify(diferenca_de_conjuntos) |
| 75 | + u, distancia_u = heapq.heappop(diferenca_de_conjuntos) |
| 76 | + |
| 77 | + S.add((u, distancia[u])) |
| 78 | + for v in self.adj[u]: |
| 79 | + if distancia[v[1]] > distancia_u + self._peso_entre_u_e_v(u, v): |
| 80 | + distancia[v[1]] = distancia_u + \ |
| 81 | + self._peso_entre_u_e_v(u, v) |
| 82 | + |
| 83 | + return distancia |
| 84 | + |
| 85 | + |
| 86 | +arestas = [[[1, 1], [2, 0.3], [5, 0.2]], # Vizinhos do vértice 0. |
| 87 | + [[0, 1], [2, 0.5]], # Vizinhos do vértice 1. |
| 88 | + [[0, 0.3], [1, 0.5], [3, 1.5], [4, 2]], # Vizinhos do vértice 2. |
| 89 | + [[2, 1.5], [4, 1.3], [5, 0.8]], # Vizinhos do vértice 3. |
| 90 | + [[2, 2], [3, 1.3]], # Vizinhos do vértice 4. |
| 91 | + [[0, 0.2], [3, 0.8]] # Vizinhos do vértice 5. |
| 92 | + ] |
| 93 | + |
| 94 | +grafo = Grafo(arestas) |
| 95 | +print(grafo.dijkstra(0)) |
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