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グラフ理論の問題

難易度 2教科書の演習問題レベル大学数学 グラフ理論

頂点集合 をもつ重みつき単純無向グラフ があり、辺とその重みは次の 11 本である。

ここで、たとえば は頂点 と を結ぶ重み の辺を表す。道の長さをその道に含まれる辺の重みの和で定めるとき、頂点 から頂点 への最短路の長さを求めよ。

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

辺の重みがすべて正なので、ダイクストラ法を使って から近い頂点の順に最短距離を確定していきましょう。

ヒント 2

頂点 の距離が確定したら、隣接する頂点 の暫定距離を で更新します。 から へは直接行くより を経由した方が短くなります。

ヒント 3

と確定します。ここから と の距離を求めましょう。

答えと解説

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解説を読む

辺の重みはすべて正なので、ダイクストラ法で から各頂点への最短距離 を求める。

  • はじめに と確定する。 に隣接する頂点の暫定距離は 。
  • 暫定距離が最小の を と確定する。 から更新すると 、、。
  • を と確定する。 から更新すると 。
  • を と確定する。 から更新すると 、。
  • を と確定する。 から更新すると 、。
  • を と確定する。 から更新すると 。
  • 最後に を と確定する。

最短路は で、長さは である。

よって、求める最短路の長さは である。

別解

ダイクストラ法で からの最短距離を求める。

。 から: , 。
最小の (2)を確定: は で 3 に更新、 は 、 は 。
次に (3)を確定: は で 8 に更新。
次に (8)を確定: は で 10、 は 。
次に (10)を確定: は で 13、 は 。
次に (13)を確定: は で 14。
最後に が確定。

最短路は で、長さは 。
検算: 他の候補 は 、 は で、いずれも 14 より大きい。

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