Homework 12-4 = ###### tags: `Course - Algorithmics` ## Figure 25.2.  ## Pseudo Code ```python= for k from 1 to n: for u from 1 to n: for v from 1 to n: if D[u][v] > D[u][k] + D[k][v]: D[u][v] = D[u][k] + D[k][v] P[u][v] = P[k][v] ``` ## (a) Show the matrix $D$$^($$^k$$^)$ that results for each iteration of the outer loop. Distance table: | $D$$^($$^0$$^)$ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:---------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | ∞ | ∞ | ∞ | -1 | ∞ | | 2 | 1 | 0 | ∞ | 2 | ∞ | ∞ | | 3 | ∞ | 2 | 0 | ∞ | ∞ | -8 | | 4 | -4 | ∞ | ∞ | 0 | 3 | ∞ | | 5 | ∞ | 7 | ∞ | ∞ | 0 | ∞ | | 6 | ∞ | 5 | 10 | ∞ | ∞ | 0 | |$D$$^($$^1$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | ∞ | ∞ | ∞ | -1 | ∞ | | 2 | 1 | 0 | ∞ | 2 |<font color=red>0</font>| ∞ | | 3 | ∞ | 2 | 0 | ∞ | ∞ | -8 | | 4 | -4 | ∞ | ∞ | 0 |<font color=red>-5</font>| ∞ | | 5 | ∞ | 7 | ∞ | ∞ | 0 | ∞ | | 6 | ∞ | 5 | 10 | ∞ | ∞ | 0 | |$D$$^($$^2$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | ∞ | ∞ | ∞ | -1 | ∞ | | 2 | 1 | 0 | ∞ | 2 | 0 | ∞ | | 3 |<font color=red>3</font>| 2 | 0 |<font color=red>4</font>|<font color=red>2</font>| -8 | | 4 | -4 | ∞ | ∞ | 0 | -5 | ∞ | | 5 |<font color=red>8</font>| 7 | ∞ |<font color=red>9</font>| 0 | ∞ | | 6 |<font color=red>6</font>| 5 | 10 |<font color=red>7</font>|<font color=red>5</font>| 0 | | $D$$^($$^3$$^)$ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:---------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | ∞ | ∞ | ∞ | -1 | ∞ | | 2 | 1 | 0 | ∞ | 2 | 0 | ∞ | | 3 | 3 | 2 | 0 | 4 | 2 | -8 | | 4 | -4 | ∞ | ∞ | 0 | -5 | ∞ | | 5 | 8 | 7 | ∞ | 9 | 0 | ∞ | | 6 | 6 | 5 | 10 | 7 | 5 | 0 | | $D$$^($$^4$$^)$ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:---------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | ∞ | ∞ | ∞ | -1 | ∞ | | 2 |<font color=red>-2</font>| 0 | ∞ | 2 |<font color=red>-3</font>| ∞ | | 3 |<font color=red>0</font>| 2 | 0 | 4 |<font color=red>-1</font>| -8 | | 4 | -4 | ∞ | ∞ | 0 | -5 | ∞ | | 5 |<font color=red>5</font>| 7 | ∞ | 9 | 0 | ∞ | | 6 |<font color=red>3</font>| 5 | 10 | 7 |<font color=red>2</font>| 0 | |$D$$^($$^5$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 |<font color=red>6</font>| ∞ |<font color=red>8</font>| -1 | ∞ | | 2 | -2 | 0 | ∞ | 2 | -3 | ∞ | | 3 | 0 | 2 | 0 | 4 | -1 | -8 | | 4 | -4 |<font color=red>2</font>| ∞ | 0 | -5 | ∞ | | 5 | 5 | 7 | ∞ | 9 | 0 | ∞ | | 6 | 3 | 5 | 10 | 7 | 2 | 0 | |$D$$^($$^6$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | 6 | ∞ | 8 | -1 | ∞ | | 2 | -2 | 0 | ∞ | 2 | -3 | ∞ | | 3 |<font color=red>-5</font>|<font color=red>-3</font>| 0 |<font color=red>-1</font>|<font color=red>-6</font>| -8 | | 4 | -4 | 2 | ∞ | 0 | -5 | ∞ | | 5 | 5 | 7 | ∞ | 9 | 0 | ∞ | | 6 | 3 | 5 | 10 | 7 | 2 | 0 | ## (b) List the vertices of one such shortest path from $v_6$ to $v_1$ . Predecessor table: |$P$$^($$^0$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | | 2 | 2 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | | 3 | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 3 | | 4 | 4 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | | 5 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | | 6 | 0 | 6 | 6 | 0 | 0 | 0 | |$P$$^($$^1$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | | 2 | 2 | 0 | 0 | 2 |<font color=red>1</font>| 0 | | 3 | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 3 | | 4 | 4 | 0 | 0 | 0 |<font color=red>1</font>| 0 | | 5 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | | 6 | 0 | 6 | 6 | 0 | 0 | 0 | |$P$$^($$^2$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | | 2 | 2 | 0 | 0 | 2 | 1 | 0 | | 3 |<font color=red>2</font>| 3 | 0 |<font color=red>2</font>|<font color=red>1</font>| 3 | | 4 | 4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | | 5 |<font color=red>2</font>| 5 | 0 |<font color=red>2</font>| 0 | 0 | | 6 |<font color=red>2</font>| 6 | 6 |<font color=red>2</font>|<font color=red>1</font>| 0 | $\vdots$ |$P$$^($$^6$$^)$| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |:-------------:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | 1 | 0 | 5 | 0 | 2 | 1 | 0 | | 2 | 4 | 0 | 0 | 2 | 1 | 0 | | 3 |<font color=red>4</font>|<font color=red>6</font>| 0 |<font color=red>2</font>|<font color=red>1</font>|<font color=red>3</font>| | 4 | 4 | 5 | 0 | 0 | 1 | 0 | | 5 | 4 | 5 | 0 | 2 | 0 | 0 | | 6 | 4 | 6 | 6 | 2 | 1 | 0 | * Result: 6 → 1 (See 4) 6 → 4 → 1 (See 2) 6 → 2 → 4 → 1
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