
http://www.ebook.edu.vn
Chu
.o
.ng 3
C´ac b`ai to´an vˆe
`d¯u
.`o
.ng d¯i
Trong c´ac ´u
.ng du
.ng thu
.
.c tˆe
´, ta cˆa
`n t`ım d¯u
.`o
.ng d¯i (nˆe
´u c´o) gi˜u
.a hai d¯ı
˙’nh cu
˙’a d¯ˆo
`thi
.. D
-ˇa
.c
biˆe
.t, b`ai to´an t`ım d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t gi˜u
.a hai d¯ı
˙’nh cu
˙’a mˆo
.t d¯ˆo
`thi
.c´o ´y ngh˜ıa to l´o
.n. C´o
thˆe
˙’ dˆa
˜n vˆe
`b`ai to´an nhu
.vˆa
.y t`u
.nhiˆe
`u b`ai to´an thu
.
.c tˆe
´. V´ı du
., b`ai to´an t`ım h`anh tr`ınh
tiˆe
´t kiˆe
.m nhˆa
´t (theo tiˆeu chuˆa
˙’n khoa
˙’ng c´ach, th`o
.i gian hoˇa
.c chi ph´ı) trˆen mˆo
.t ba
˙’n d¯ˆo
`giao
thˆong; b`ai to´an cho
.n phu
.o.ng ph´ap tiˆe
´t kiˆe
.m nhˆa
´t d¯ˆe
˙’ d¯u
.a mˆo
.t hˆe
.d¯ˆo
.ng lu
.
.c t`u
.tra
.ng th´ai
n`ay sang tra
.ng th´ai kh´ac v.v... Hiˆe
.n nay c´o rˆa
´t nhiˆe
`u phu
.o.ng ph´ap du
.
.a trˆen l´y thuyˆe
´t d¯ˆo
`
thi
.to
˙’ ra l`a c´ac phu
.o.ng ph´ap c´o hiˆe
.u qua
˙’ nhˆa
´t.
Chu
.o.ng n`ay tr`ınh b`ay c´ac thuˆa
.t to´an t`ım d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t trˆen d¯ˆo
`thi
.c´o tro
.ng sˆo
´.
3.1 D
-u
.`o
.ng d¯i gi˜u
.a hai d¯ı
˙’nh
3.1.1 D
-u
.`o
.ng d¯i gi˜u
.a hai d¯ı
˙’nh
Trong nhiˆe
`u tru
.`o
.ng ho.
.p, ch´ung ta cˆa
`n tra
˙’ l`o
.i cˆau ho
˙’i: Tˆo
`n ta
.i d¯u
.`o
.ng d¯i µt`u
.d¯ı
˙’nh sd¯ˆe
´n
d¯ı
˙’nh tcu
˙’a d¯ˆo
`thi
.c´o hu
.´o
.ng G:= (V, E)? Nˆe
´u c´o, h˜ay chı
˙’ ra c´ach d¯i cu
˙’a d¯u
.`o
.ng d¯i µ.
L`o
.i gia
˙’i cu
˙’a b`ai to´an n`ay kh´a d¯o
.n gia
˙’n: ch´ung ta chı
˙’ cˆa
`n ´ap du
.ng thuˆa
.t to´an t`ım kiˆe
´m
theo chiˆe
`u rˆo
.ng (hoˇa
.c chiˆe
`u sˆau) trˆen d¯ˆo
`thi
.c´o hu
.´o
.ng Gnhu
.sau. G´an mˆo
˜i d¯ı
˙’nh cu
˙’aGmˆo
.t
chı
˙’ sˆo
´. Bˇa
`ng phu
.o.ng ph´ap lˇa
.p, dˆa
`n dˆa
`n ta s˜e cho mˆo
˜i d¯ı
˙’nh vmˆo
.t chı
˙’ sˆo
´n`ao d¯´o bˇa
`ng d¯ˆo
.
d`ai d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t (sˆo
´cung ´ıt nhˆa
´t) t`u
.st´o
.iv. D
-´anh dˆa
´u d¯ı
˙’nh sbˇa
`ng chı
˙’ sˆo
´0. Nˆe
´u
c´ac d¯ı
˙’nh d¯u
.o.
.c d¯´anh dˆa
´u bˇa
`ng chı
˙’ sˆo
´mlˆa
.p th`anh mˆo
.t tˆa
.p ho.
.pP(m) d¯˜a biˆe
´t, th`ı ta d¯´anh
dˆa
´u chı
˙’ sˆo
´(m+ 1) cho mo
.i d¯ı
˙’nh cu
˙’a tˆa
.p ho.
.p:
P(m+ 1) := {vjchu
.a d¯u
.o.
.c d¯´anh dˆa
´u|tˆo
`n ta
.ivi∈P(m) v´o
.i (vi, vj)∈E}.
75

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Thuˆa
.t to´an d`u
.ng khi khˆong thˆe
˙’ d¯´anh dˆa
´u d¯u
.o.
.c n˜u
.a. C´o hai tru
.`o
.ng ho.
.p xa
˙’y ra:
1. D
-ı
˙’nh td¯u
.o.
.c d¯´anh dˆa
´u, chˇa
˙’ng ha
.nt∈P(m) v´o
.imn`ao d¯´o, th`ı ta x´et c´ac d¯ı
˙’nh v1, v2, ...,
sao cho
v1∈P(m−1), v2∈P(m−2), . . . , vm∈P(0).
Khi d¯´o µ:= {s=vm, vm−1, ..., v1, t}l`a d¯u
.`o
.ng d¯i pha
˙’i t`ım.
2. D
-ı
˙’nh tkhˆong d¯u
.o.
.c d¯´anh dˆa
´u. Trong tru
.`o
.ng ho.
.p n`ay, ta kˆe
´t luˆa
.n khˆong tˆo
`n ta
.i d¯u
.`o
.ng
d¯i t`u
.sd¯ˆe
´nt.
Theo c´ach xˆay du
.
.ng cu
˙’a thuˆa
.t to´an, dˆe
˜d`ang ch´u
.ng minh rˇa
`ng
Mˆe
.nh d¯ˆe
`3.1.1 Nˆe
´u d¯ˆo
`thi
.d¯u
.o.
.c x´ac d¯i
.nh bo.
˙’ i d˜ay liˆen tiˆe
´p c´ac d¯ı
˙’nh, th`ı thuˆa
.t to´an c´o
th`o.i gian O(m).
3.1.2 D
-ˆo
`thi
.liˆen thˆong ma
.nh
Nhˇa
´c la
.i l`a d¯ˆo
`thi
.c´o hu
.´o
.ng Ggo
.i l`a liˆen thˆong ma
.nh nˆe
´u hai d¯ı
˙’nh sv`a tt`uy ´y cu
˙’aGluˆon
luˆon tˆo
`n ta
.i mˆo
.t d¯u
.`o
.ng d¯i t`u
.sd¯ˆe
´nt. Hiˆe
˙’n nhiˆen rˇa
`ng
D
-i
.nh l´y 3.1.2 Cho G= (V, E)l`a d¯ˆo
`thi
.c´o hu
.´o.ng, v`a v∈V. Khi d¯´o Gliˆen thˆong ma
.nh
nˆe
´u v`a chı
˙’ nˆe
´u mo
.i cˇa
.p d¯ı
˙’nh a, b ∈V, tˆo
`n ta
.i mˆo
.t d¯u
.`o.ng d¯i t`u
.ad¯ˆe
´nvv`a mˆo
.t d¯u
.`o.ng d¯i t`u
.
vd¯ˆe
´nb.
Du
.
.a trˆen thuˆa
.t to´an t`ım kiˆe
´m theo chiˆe
`u sˆau, ta c´o thˆe
˙’ mˆo ta
˙’ c´ach x´ac d¯i
.nh mˆo
.t d¯ˆo
`
thi
.c´o hu
.´o
.ng c´o liˆen thˆong ma
.nh hay khˆong thˆong qua d¯i
.nh l´y sau:
D
-i
.nh l´y 3.1.3 Cho G= (V, E)l`a d¯ˆo
`thi
.c´o hu
.´o.ng, v`a v∈V. K´y hiˆe
.uG′:= (V, E′)l`a d¯ˆo
`
thi
.c´o hu
.´o.ng nhˆa
.n d¯u
.o.
.c t`u
.Gbˇa
`ng c´ach d¯a
˙’o hu
.´o.ng mˆo
˜i cung trong E. Khi d¯´o Gl`a liˆen
thˆong ma
.nh nˆe
´u v`a chı
˙’ nˆe
´u thuˆa
.t to´an t`ım kiˆe
´m theo chiˆe
`u sˆau trˆen d¯ˆo
`thi
.c´o hu
.´o.ng G,
kho.
˙’ i d¯ˆa
`u t`u
.v, d¯a
.t d¯u
.o.
.c mo
.i d¯ı
˙’nh cu
˙’aGv`a thuˆa
.t to´an t`ım kiˆe
´m theo chiˆe
`u sˆau trˆen d¯ˆo
`thi
.
c´o hu
.´o.ng G′,kho.
˙’ i d¯ˆa
`u t`u
.v, d¯a
.t d¯u
.o.
.c mo
.i d¯ı
˙’nh cu
˙’aG′.
D
-i
.nh ngh˜ıa 3.1.4 D
-ˆo
`thi
.vˆo hu
.´o
.ng Ggo
.i l`a d¯u
.o.
.c d¯i
.nh hu
.´o
.ng ma
.nh nˆe
´u c´o thˆe
˙’ d¯i
.nh hu
.´o
.ng
trˆen c´ac ca
.nh cu
˙’aGsao cho d¯ˆo
`thi
.c´o hu
.´o
.ng tu
.o.ng ´u
.ng nhˆa
.n d¯u
.o.
.c l`a liˆen thˆong ma
.nh.
76

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D
-i
.nh l´y sau cho ch´ung ta mˆo
.t d¯ˇa
.c tru
.ng cu
˙’a d¯ˆo
`thi
.vˆo hu
.´o
.ng d¯u
.o.
.c d¯i
.nh hu
.´o
.ng ma
.nh.
Ta n´oi cˆa
`utrong d¯ˆo
`thi
.vˆo hu
.´o
.ng liˆen thˆong l`a mˆo
.t ca
.nh m`a bo
˙’ d¯i th`ı d¯ˆo
`thi
.s˜e mˆa
´t t´ınh
liˆen thˆong.
D
-i
.nh l´y 3.1.5 D
-ˆo
`thi
.vˆo hu
.´o.ng Gd¯u
.o.
.c d¯i
.nh hu
.´o.ng ma
.nh nˆe
´u v`a chı
˙’ nˆe
´u n´o liˆen thˆong
v`a khˆong c´o cˆa
`u.
Ch´u
.ng minh. B`ai tˆa
.p. ⊳
Du
.
.a trˆen thuˆa
.t to´an t`ım kiˆe
´m theo chiˆe
`u sˆau, ta c´o thˆe
˙’ d¯i
.nh hu
.´o
.ng c´ac ca
.nh cu
˙’a d¯ˆo
`
thi
.vˆo hu
.´o
.ng d¯u
.o.
.c d¯i
.nh hu
.´o
.ng ma
.nh nhu
.sau. Lˆa
´y mˆo
.t d¯ı
˙’nh bˆa
´t k`y trong d¯ˆo
`thi
.vˆo hu
.´o
.ng
Gl`am d¯ı
˙’nh kho.
˙’ i d¯ˆa
`u v`a thu
.
.c hiˆe
.n thuˆa
.t to´an t`ım kiˆe
´m theo chiˆe
`u sˆau. V`ı d¯ˆo
`thi
.vˆo hu
.´o
.ng
l`a liˆen thˆong, kˆe
´t qua
˙’ cu
˙’a viˆe
.c t`ım kiˆe
´m n`ay cho ta mˆo
.tcˆay bao tr`um1T= (Vn, En),trong
d¯´o Vn={v1, v2, . . . , vn}l`a c´ac d¯ı
˙’nh cu
˙’aG. Nˆe
´ue= (vi, vj) l`a mˆo
.t ca
.nh trong cˆay bao tr`um
T, ta d¯i
.nh hu
.´o
.ng n´o t`u
.d¯ı
˙’nh c´o chı
˙’ sˆo
´nho
˙’ ho.n d¯ˆe
´n d¯ı
˙’nh c´o chı
˙’ sˆo
´l´o
.n ho.n. T´u
.c l`a nˆe
´u
i < j, d¯i
.nh hu
.´o
.ng ca
.nh et`u
.vid¯ˆe
´nvj,v`a nˆe
´uj < i th`ı d¯i
.nh hu
.´o
.ng ca
.nh et`u
.vjd¯ˆe
´nvi.
Nˆe
´u ca
.nh e= (vi, vj) cu
˙’aGkhˆong thuˆo
.c cˆay T, th`ı ta d¯i
.nh hu
.´o
.ng ca
.nh n`ay t`u
.d¯ı
˙’nh c´o chı
˙’
sˆo
´l´o
.n ho.n d¯ˆe
´n d¯ı
˙’nh c´o chı
˙’ sˆo
´nho
˙’ ho.n. T´u
.c l`a nˆe
´ui > j, d¯i
.nh hu
.´o
.ng ca
.nh et`u
.vid¯ˆe
´nvj,
v`a nˆe
´uj > i th`ı d¯i
.nh hu
.´o
.ng ca
.nh et`u
.vjd¯ˆe
´nvi.
H`ınh 3.1 minh ho
.a d¯ˆo
`thi
.vˆo hu
.´o
.ng v`a c´ach d¯i
.nh hu
.´o
.ng n´o.
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3.2.1 Tru
.`o
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˙’mL(vi); sˆo
´n`ay ch´ınh l`a d¯ˆo
.d`ai d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t t`u
.sd¯ˆe
´nvi.
78

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Thuˆa
.t to´an Dijkstra (wij ≥0)
1. [Kho.
˙’ i ta
.o] D
-ˇa
.t
L(vi) := (0 nˆe
´uvi=s,
+∞nˆe
´u ngu
.o.
.c la
.i.
v´o
.i mo
.ivi∈V. D
-´anh dˆa
´u d¯ı
˙’nh sc´o nh˜an cˆo
´d¯i
.nh, c´ac d¯ı
˙’nh kh´ac c´o nh˜an ta
.m th`o
.i.
D
-ˇa
.tc=s.
2. [Cˆa
.p nhˆa
.t] V´o
.i mo
.ivi∈Γ(c) sao cho vic´o nh˜an ta
.m th`o
.i d¯ˇa
.t
L(vi) := min{L(vi), L(c) + w(c, vi)};
3. T`ım d¯ı
˙’nh vi∗c´o nh˜an ta
.m th`o.i sao cho
L(vi∗) := min{L(vi)<+∞ | vic´o nh˜an ta
.m th`o
.i}.
4. D
-´anh dˆa
´u d¯ı
˙’nh vi∗c´o nh˜an cˆo
´d¯i
.nh v`a d¯ˇa
.tc:= vi∗.
5. (a) (Nˆe
´u t`ım d¯u
.`o
.ng d¯i t`u
.sd¯ˆe
´nt) Nˆe
´uvi=tth`ı thuˆa
.t to´an d`u
.ng, L(t) l`a d¯u
.`o
.ng d¯i
ngˇa
´n nhˆa
´t t`u
.sd¯ˆe
´nt; ngu
.o.
.c la
.i, chuyˆe
˙’n sang Bu
.´o
.c 2.
(b) (Nˆe
´u t`ım tˆa
´t ca
˙’ c´ac d¯u
.`o
.ng d¯i xuˆa
´t ph´at t`u
.s) Nˆe
´u khˆong thˆe
˙’ g´an nh˜an cˆo
´d¯i
.nh
cho d¯ı
˙’nh vi∗trong Bu
.´o
.c 4 th`ı thuˆa
.t to´an d`u
.ng; gi´a tri
.L(vi) cu
˙’a d¯ı
˙’nh vic´o nh˜an cˆo
´
d¯i
.nh cho ta d¯ˆo
.d`ai d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t t`u
.sd¯ˆe
´nvi.Ngu
.o.
.c la
.i chuyˆe
˙’n sang Bu
.´o
.c 2.
D
-i
.nh l´y 3.2.1 Thuˆa
.t to´an Dijkstra cho ta d¯u
.`o.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t t`u
.sd¯ˆe
´nt(nˆe
´u c´o).
Ch´u
.ng minh. Tru
.´o
.c hˆe
´t ch´u ´y rˇa
`ng c´ac d¯ı
˙’nh khˆong d¯u
.o.
.c g´an nh˜an cˆo
´d¯i
.nh s˜e khˆong tˆo
`n
ta
.i d¯u
.`o
.ng d¯i t`u
.sd¯ˆe
´n n´o (nh˜u
.ng d¯ı
˙’nh n`ay c´o nh˜an Lbˇa
`ng ∞).
Gia
˙’ su
.
˙’ L(vi) cu
˙’a c´ac d¯ı
˙’nh c´o nh˜an cˆo
´d¯i
.nh o.
˙’ bu
.´o
.c n`ao d¯´o l`a d¯ˆo
.d`ai d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n
nhˆa
´t t`u
.sd¯ˆe
´nvi.K´y hiˆe
.uS1l`a tˆa
.p tˆa
´t ca
˙’ c´ac d¯ı
˙’nh n`ay v`a S2l`a tˆa
.p c´ac d¯ı
˙’nh c´o nh˜an ta
.m
th`o.i. Cuˆo
´i Bu
.´o
.c 2 cu
˙’a mˆo
˜i lˆa
`n lˇa
.p, nh˜an ta
.m th`o
.iL(vi) l`a d¯ˆo
.d`ai d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´tµi
t`u
.sd¯ˆe
´nviqua c´ac d¯ı
˙’nh trong tˆa
.pS1.(V`ı trong mˆo
˜i lˆa
`n lˇa
.p chı
˙’ c´o mˆo
.t d¯ı
˙’nh d¯u
.o.
.c d¯u
.a v`ao
S1nˆen cˆa
.p nhˆa
.t la
.iL(vi) chı
˙’ xa
˙’y ra trong Bu
.´o
.c 2).
X´et d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t t`u
.sd¯ˆe
´nvi∗khˆong ho`an to`an d¯i qua c´ac d¯ı
˙’nh cu
˙’aS1m`a
ch´u
.a ´ıt nhˆa
´t mˆo
.t d¯ı
˙’nh thuˆo
.cS2v`a gia
˙’ su
.
˙’ vj∈S2l`a d¯ı
˙’nh d¯ˆa
`u tiˆen nhu
.vˆa
.y trˆen d¯u
.`o
.ng d¯i
n`ay. Do wij khˆong ˆam, d¯oa
.n d¯u
.`o
.ng d¯i t`u
.vjd¯ˆe
´nvi∗pha
˙’i c´o d¯ˆo
.d`ai ∆ khˆong ˆam sao cho
L(vj)< L(vi∗)−∆< L(vi∗).Tuy nhiˆen d¯iˆe
`u n`ay mˆau thuˆa
˜n v´o
.i khˇa
˙’ng d¯i
.nh rˇa
`ng L(vi∗) c´o
nh˜an ta
.m th`o
.i nho
˙’ nhˆa
´t, v`a do d¯´o c´ac d¯ı
˙’nh trˆen d¯u
.`o
.ng d¯i ngˇa
´n nhˆa
´t d¯ˆe
´nvi∗thuˆo
.cS1v`a
do d¯´o L(vi∗) l`a d¯ˆo
.d`ai cu
˙’a d¯u
.`o
.ng d¯i n`ay.
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