Java 多个加速Dijkstra的解决方案会降低性能吗？

我已经实现了一个通用的Dijkstra搜索：

public void search(Vertex source) {
    source.minDistance = 0;

    PriorityQueue<Vertex> vertexQueue = new PriorityQueue<Vertex>();
    vertexQueue.add(source);

    while (!vertexQueue.isEmpty()) {
        Vertex u = vertexQueue.poll();

        for (Edge e : u.edges) {
            Vertex v = e.target;

            int weight = e.weight;
            int distance = u.minDistance + weight;

            if (distance < v.minDistance) {
                vertexQueue.remove(v);

                v.minDistance = distance ;
                v.previous = u;

                vertexQueue.add(v);
            }
        }
     }
}

公共无效搜索（顶点源）{
source.minDistance=0；
PriorityQueue vertexQueue=新建PriorityQueue（）；
添加（源）；
而（！vertexQueue.isEmpty（））{
Vertex u=vertexQueue.poll（）；
对于（边e：u边）{
顶点v=e.目标；
int-weight=e.weight；
内部距离=u.minDistance+重量；
if（距离小于v.minDistance）{
移除（v）；
v、 距离=距离；
v、 先前=u；
vertexQueue.add（v）；
}
}
}
}

加速的方法包括：

• 斐波那契堆
• 双向搜索

此搜索将用作使用Yen算法实现k-最短路径的基础

在算法上同时应用这两种加速是否会提高搜索时间，还是会因为两者都在使用而导致性能损失

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此外，是否可以实现进一步的加速？

java.util.PriorityQueue.remove是一种O（n）操作。如果要使用此PriorityQueue，最好在PriorityQueue中允许重复顶点，但仅在第一次轮询顶点时处理该顶点：

class Vertex {
    // existing members

    boolean visited;
}

及

虽然这会将优先级队列的大小增加多达d（最大节点度）的一倍，因此会将运行时更改为O（dn log（nd）），即O（dn（logn+logd）），但如果d很小，这可能是可以接受的。特别是，如果d是常数（这在许多实际的路径查找问题中都是如此），那么该算法就是O（n logn）

使用基于指针的堆实现（如fibonacci堆）可以通过提供成本降低操作来有效防止堆中的重复，但基于指针的数据结构的常量因子比基于数组的优先级队列要差。此外，fibonacci堆的陡峭度是常数因子，在每次操作中需要接触更多的节点。因此，我怀疑它实际上会比具有重复项的二进制堆慢（假设节点相当小）

对于双向搜索，我想你的意思是从两端“平行”运行Dijkstra，直到两者相遇？这种优化将独立于队列表示的改进，并且可以很好地结合起来

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另一个可能的改进是通过利用Yen算法的后续Dijkstra调用的相似性来减少调用Dijkstra的频率。是否值得修改迪杰克斯特拉，这样我们就可以倒带它，而不是从头开始？唉，我不太了解Yen算法，所以我无法评估这是否有帮助。

我确实认为使用Fibonacci堆会更快，尽管您可能只会注意到如果多次调用此函数。使用回溯也可能会有更大的帮助

但是，我建议不要使用Yen的算法，而是使用K*算法，它基本上允许您使用A*来解决K-最短路径问题！K*还有一些其他的好处，特别是对于非常大的图的内存使用

你可以在这里找到这篇论文的免费副本：（我想这篇论文还有一个更新的更长的版本）

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希望这能有所帮助。

斐波那契堆的问题是它们的常数很差。在使用原始优先级队列（任意删除

O（n）

和fibonacci堆（常数较差）之间有一些中间点）。@amit取决于具体情况。如果距离相差很大，那就更好了

        Vertex u = vertexQueue.poll();
        if (u.visited) continue;
        u.visited = true;