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グラフアルゴリズムポータルmd 0313d1b
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グラフアルゴリズムポータル

date2026-07-14document_iddoc_abc7f7f63c0013b40ed92cbe0a46ed1cdescriptionグラフアルゴリズムの講義を、探索・到達可能性・最短路・ダイクストラ法の順に学習するための入口である。type講義statusactiverelateddata/lecture/information/algorithm/algorithms-portal.lecture.n.md / data/lecture/information/graph/graph-basics.lecture.n.md / data/lecture/information/algorithm/search/dfs-and-bfs-basics.lecture.n.md / data/lecture/information/algorithm/graph/shortest-path-basics.lecture.n.md / data/lecture/information/algorithm/graph/dijkstra-algorithm-basics.lecture.n.md
portalalgorithmgraphlecture

1導入どうにゅう

このポータルでは、グラフの基本概念きほんがいねんから探索たんさく最短路問題さいたんろもんだい、ダイクストラほうすす学習順序がくしゅうじゅんじょ説明せつめいする。

グラフアルゴリズムでは、まず頂点ちょうてんへん隣接りんせつみち距離きょり定義ていぎする。つぎにDFSとBFSによって到達可能性とうたつかのうせい判定はんていし、BFSが無重むおもみグラフの最短距離さいたんきょり計算けいさんする理由りゆう理解りかいする。そのへんおもみをふく最短路問題さいたんろもんだい定式化ていしきかし、おもみが非負ひふである場合ばあい解法かいほうとしてダイクストラほう学習がくしゅうする。

2学習目標がくしゅうもくひょう

  • 無重むおもみグラフとおもきグラフの相違そうい説明せつめいできる。
  • 到達可能性とうたつかのうせい判定はんてい最短路さいたんろ計算けいさん区別くべつできる。
  • 無重むおも最短路さいたんろにはBFSを、非負ひふおもみをもつ最短路さいたんろにはダイクストラほう選択せんたくできる。
  • 各手法かくしゅほう前提条件ぜんていじょうけん確認かくにんし、適用範囲てきようはんい説明せつめいできる。

3学習順序がくしゅうじゅんじょ

3.11. グラフの基本きほん

探索たんさく最短路さいたんろ共通言語きょうつうげんごとなる頂点ちょうてんへん隣接りんせつみち距離きょり確認かくにんする。

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3.22. DFSとBFS

DFSとBFSによる到達可能性とうたつかのうせい判定はんてい学習がくしゅうする。BFSについては、各辺かくへん費用ひようひとしい無重むおもみグラフにおける最短性さいたんせい確認かくにんする。

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3.33. 最短路問題さいたんろもんだい

みちながさを辺数へんすう測定そくていする場合ばあいと、へんおもみの総和そうわ測定そくていする場合ばあい区別くべつする。これにより、BFSとおも最短路さいたんろアルゴリズムの適用条件てきようじょうけん整理せいりする。

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3.44. ダイクストラほう

へんおもみがすべて非負ひふであるという前提ぜんていのもとで、ダイクストラほう暫定距離ざんていきょり確定かくていする原理げんり学習がくしゅうする。おもみをふくむグラフには、この手法しゅほう適用てきようできない。

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4手法選択しゅほうせんたく基準きじゅん

問題もんだい条件じょうけん目的もくてき基本手法きほんしゅほう
おもみを考慮こうりょしない到達可能性とうたつかのうせい判定はんていDFSまたはBFS
各辺かくへん費用ひようおなせい定数ていすうである辺数へんすう最小化さいしょうかBFS
へんごとにことなる非負ひふおもみがあるおもみの総和そうわ最小化さいしょうかダイクストラほう
おもみがあるおもみの総和そうわ最小化さいしょうかダイクストラほう適用対象外てきようたいしょうがい

Graph Algorithms Portal

1Introduction

This portal explains the learning sequence from graph fundamentals through traversal and shortest-path problems to Dijkstra's algorithm.

Graph algorithms begin by defining vertices, edges, adjacency, paths, and distance. DFS and BFS then determine reachability, and the BFS lecture establishes why BFS computes shortest distances in an unweighted graph. The shortest-path lecture subsequently formulates problems involving edge weights, and the final lecture presents Dijkstra's algorithm for the case in which all weights are nonnegative.

2Learning objectives

  • Explain the distinction between unweighted and weighted graphs.
  • Distinguish reachability testing from shortest-path computation.
  • Select BFS for unweighted shortest paths and Dijkstra's algorithm for shortest paths with nonnegative weights.
  • Identify the assumptions of each method and explain its domain of applicability.

3Learning sequence

3.11. Graph fundamentals

Review vertices, edges, adjacency, paths, and distance, which form the common language of traversal and shortest paths.

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3.22. DFS and BFS

Study how DFS and BFS determine reachability. For BFS, also establish shortest-path correctness when every edge has the same cost, as in an unweighted graph.

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3.33. Shortest-path problems

Distinguish measuring path length by the number of edges from measuring it by the sum of edge weights. This distinction determines whether BFS or a weighted shortest-path algorithm is applicable.

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3.44. Dijkstra's algorithm

Under the assumption that every edge weight is nonnegative, study the principle by which Dijkstra's algorithm finalizes tentative distances. The method is not applicable to graphs containing negative edge weights.

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4Method-selection criteria

Problem conditionObjectiveBasic method
Weights are not consideredDetermine reachabilityDFS or BFS
Every edge has the same positive costMinimize the number of edgesBFS
Edges have possibly different nonnegative weightsMinimize the sum of weightsDijkstra's algorithm
Some edge has a negative weightMinimize the sum of weightsOutside the domain of Dijkstra's algorithm
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