算法初探 - 最短路径

更新记录

【1】2020.05.21-00:36

1.完善dijkstra

【2】2020.05.21-11:25

1.完善dijkstra堆优化

【3】2020.06.11-17:43

1.更新内容

正文

铅制芝士(会一点点就行啦~)

  • 动态规划
  • 贪心
  • 链式前向星

持续更新中...

最短路算法是图论算法必学算法之一
那么既然它这么重要,就更需要我们深入了解,熟练掌握
(默认图为连通图)

dijkstra算法

有点贪心动规的意思

  • 我们可以发现,起点到任何一个点的最短路都要经过至少一个的中转点(起点s也算一个中转点)
  • 那么我们发现,如果想求出这个点的最短路,那么必定要求出它中转点的最短路
    • 首先dijkstra算法不能处理负边权,所以我们在使用时默认图无负边权
    • 所以1-其中一个中转点的最短路,一定小于等于1-终点的最短路
    • 当小于时,中转点比其先确定最短路
    • 当等于时,谁先处理都是一样的结果
  • 那么依此类推,最后终将推到一个最最最简单的问题:两点间的最短路

这个问题只要你会存图就会做
(很像动态规划对不对)

算法初探 - 最短路径_第1张图片
^RT,我们要求出1-5的最短路径
算法初探 - 最短路径_第2张图片
就必须求出起点到中转点的最短路径,中转点为4
算法初探 - 最短路径_第3张图片
想求出1-4的最短路径,就先去求1-3的最短路径
算法初探 - 最短路径_第4张图片
同理求1-2的最短路
算法初探 - 最短路径_第5张图片
而1-2的最短路就是其连接的边的权值

算法思路:

定义变量(链式前向星的那堆变量就不再重复写了):
dis[i]:表示从起点到i的最短距离
f[i]:记录这条边有没有被确定过最短路
s表示起点

初始化:dis[i]=∞;dis[s]=0

遍历每一个点

  • 对于每一个点a,找到一个dis[b]最小的顶点b
  • b被确定过最短路
  • 遍历所有以b为起点的边,更新它们的dis
    算法结束
#include
using namespace std;
#define NUM 500050
#define INF 2147483647
struct Edge{
	int na,np,w;
}e[NUM];
int head[NUM],dis[NUM],num,n,m,s,u,v,w,minn;
bool f[NUM];
inline void add(int f,int t,int w){
	e[++num].na=head[f];
	e[num].np=t,e[num].w=w;
	head[f]=num;
}
int main(){
	cin>>n>>m>>s;
	for(int i=0;i>u>>v>>w;
		add(u,v,w);
	}
//初始化
	for(int i=1;i<=n;i++) dis[i]=INF;
	dis[s]=0;
//遍历每一个点
	for(int i=1;i<=n;i++){
//对于每一个点a,找到一个dis[b]最小的顶点b
		minn=-1;
		for(int o=1;o<=n;o++)
			if(f[o]==0&&(dis[minn]>dis[o]||minn==-1)) minn=o;
//b被确定过最短路
		f[minn]=1;
//遍历所有以b为起点的边,更新它们的dis
		for(int o=head[minn];o!=0;o=e[o].na)
			if(!f[e[o].np])
				dis[e[o].np]=min(dis[e[o].np],dis[minn]+e[o].w);
	}
//算法结束,输出s到各点的最短距离
	for(int i=1;i<=n;i++) cout<

dijkstra堆优化

我们可以发现,对于原来的dijkstra算法,每次查找最小值时间复杂度都为O(n)
这显然很慢啊!!!

那么有什么算法可以在常数时间内求出最小值呢?
当然是(线段树)堆啦!

建立一个小根堆,即可迅速求出所有数据的最小值
整个算法的复杂度也降低了不少

我们发现,对于每次扫描,会有一些数据已经确定过最小值,再次进行扫描会浪费时间
所以我们要使用队列来实现

最终结论:用优先队列+二元组实现
明白了这个之后,这道题对你来说+岩浆=黑曜石

#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define ll int
#define NUM 500050
#define INF 2147483647
struct Edge{
	int na,np,w;
}e[NUM];
ll head[NUM],dis[NUM],num,n,m,s,u,v,w,minn,bf,i;
bool f[NUM];
priority_queue,vector >,greater > >q;
inline void add(int f,int t,int w){
	e[++num].na=head[f];
	e[num].np=t,e[num].w=w;
	head[f]=num;
}
inline int read() {
    int X=0,W=1; char c=getchar();
    while (c<'0'||c>'9') { if (c=='-') W=-1; c=getchar(); }
    while (c>='0'&&c<='9') X=(X<<3)+(X<<1)+c-'0',c=getchar();
    return X*W;
}
int main(){
	n=read();m=read();s=read();
	for(i=0;i

那么至于为什么make_pair的参数是最短距离,边的终点呢?

为什么不反过来存或存其他的参数呢

因为这是个自动排序的优先队列
因为二元组自带排序规则

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