最短路专题整理

模板

Dijkstra

模板一(map数组模拟邻接表)

处理小图速度相对较快。
内存占用较小,对重边优化较差。

#include
#include
#include
#include
using namespace std;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
const int maxn = 1000;

int map[maxn][maxn];
int pre[maxn],dis[maxn];
bool vis[maxn];
int n,m;

void Dijkstra(int s)
{
    memset(dis,0x3f,sizeof(dis));
    memset(pre,-1,sizeof(pre));
    memset(vis,false,sizeof(vis));
    for(int i=1;i<=n;++i)
    {
        dis[i]=map[s][i];
        pre[i]=s;
    }
    dis[s]=0;
    vis[s]=true;
    for(int i=2;i<=n;++i)
    {
        int mindist=INF;
        int u=s;
        for(int j=1;j<=n;++j)
            if((!vis[j])&&dis[j]

模板二(链式前向星+优先队列优化)

主要优化在重边。因为使用了STL所以占用内存和速度相对较慢。

#include
#include
#include
#include
#include

using namespace std;
const int INF=0x3f3f3f3f;

struct node
{
    int d,u;
    friend bool operator<(node a,node b)
    {
        return a.d>b.d;
    }
    node(int dist,int point):d(dist),u(point){}
};

struct Edge
{
    int to,next;
    int dist;
}edge[maxm];
int head[maxn],tot;
int pre[maxn],dis[maxn];

void init()
{
    memset(head,-1,sizeof(head));
    tot=0;
}

void addedge(int u,int v,int d)
{
    edge[tot].to=v;
    edge[tot].dist=d;
    edge[tot].next=head[u];
    head[u]=tot++;
}

void Dijkstra(int s)
{
    priority_queue q;
    memset(dis,0x3f,sizeof(dis));
    memset(pre,-1,sizeof(pre));
    dis[s]=0;
    while(!q.empty())
        q.pop();
    node a(0,s);
    q.push(a);       //起点入队列
    while(!q.empty())
    {
        node x=q.top();
        q.pop();
        if(dis[x.u]dis[x.u]+edge[i].dist)
            {
                dis[v]=dis[x.u]+edge[i].dist;
                pre[v]=x.u;
                q.push(node(dis[v],v));
            }
        }
    }
}

模板三(结构体内置方法)

因为使用了链式前向星所以不担心重边。
其中还使用了快读方法,所以很快。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

const int N = 1005;
const int M = 1005;
const int INF = 0x3f3f3f3f

struct Graph{
    struct Edge{
        int v, w, next;
    }edge[M];
    int ehead[N];
    void init(){
        memset(ehead, -1, sizeof(ehead))
    }
    inline void addedge(int u, int v, int w){
        edge[ecnt] = {v, w, ehead[u]};
        ehead[u] = ecnt++;
    }
    int dist[N];
    bool vis[N];
    void Dijkstra(int s){
        memset(dist, INF, sizeof(dist));
        memset(vis, 0, sizeof(vis));
        priority_queue > q;
        q.push(make_pair(-(dist[s] = 0), s));
        while(q.size()){
            int u = q.top().second; q.pop();
            if (vis[u]) continue;
            vis[u] = true;
            for (int i = ehead[u]; ~i; i = edge[i].next){
                int v = edge[i].v;
                if (vis[v]) continue;
                int ndist = dist[u] + edge[i].w;
                if (ndist < dist[v]) q.push(make_pair(-(dist[v] = ndist), v));
            }
        }
    }
}g1, g2;

int Input(){
    char c;
    for (c = getchar(); c<'0' || c>'9'; c = getchar());
    int a = c - '0';
    for (c = getchar(); c >= '0' && c <= '9'; c = getchar())
        a = a*10 + c - '0';
    return a;
}

Floyd

代码很短,时间复杂度很高(O(n^3))。

void floyd(){
    for(int k=1; k<=n; ++k)
        for(int i=1; i<=n; ++i)
            for(int j=1; j<=n; ++j)
                if (map[i][j] > map[i][k] + map[k][j]) //松弛
                    map[i][j] = map[i][k] + map[k][j];
}

Bellman-Ford

模板一(链式前向星)

#include
#include
#include
#include
using namespace std;
struct Edge{
    int u, v;
    double r, c;
}edge[maxn*2];

double mostMoney[maxn];
int n, m, s;
double v;
int tot;

void addedge(int u, int v, double r, double c){
    edge[tot].u = u;
    edge[tot].v = v;
    edge[tot].r = r;
    edge[tot++].c = c;
}

bool relax(int n){
    double temp = (mostMoney[edge[n].u] - edge[n].c)*edge[n].r;
    if (temp > mostMoney[edge[n].v]){
        mostMoney[edge[n].v] = temp;
        return true;
    }
    return false;
}

bool bellman_ford(){
    bool flag;
    for (int i=0; i v) return true;
        if (!flag) return false;
    }
    for (int i=0; i

模板二

#include
#include
#include
#include
using namespace std;

const int INF=0x3f3f3f3f;
struct Edge{
    int u,v; //起点、终点
    int dist; //长度
}edge[maxn];

int dis[maxn]; //最短距离数组
int n, m; //结点数、边数

bool Bellman_ford(int s){
    memset(dis, INF, sizeof(dis));
    dis[s]=0;
    for(int k=1; k d[x] + edge[i].dist){
            flag = 0; break;
        }
    }
    return flag;
}

SPFA

模板一

#include 
#include 
#include 
#include 
#define maxn 1000005
using namespace std;
const long long INF = 0xffffffff;

int Input(){
    char c;
    for (c = getchar(); c<'0' || c>'9'; c = getchar());
    int a = c - '0';
    for (c = getchar(); c>='0' && c<='9'; c = getchar()) a = a * 10 + c - '0';
    return a;
}

int n, m;
struct edge{
    int e, next, w;
}edge[2][maxn];

long long dis[maxn], ans;
int head[2][maxn], vis[maxn];

inline void spfa(int x){
    for (int i=1; i<=n; i++){
        dis[i] = 0xffffffff;
        //cout << dis[i] << endl;
    }
    memset(vis, 0, sizeof(vis));
    
    queue q;
    int a, b;
    
    q.push(1);
    vis[1] = 1;
    dis[1] = 0;
    
    while(!q.empty()){
        a = q.front(); q.pop();
        vis[a] = 1;
        
        for (int i=head[x][a]; i != -1; i=edge[x][i].next){
            b = edge[x][i].e;
            if (dis[b] > dis[a] + edge[x][i].w){
                dis[b] = dis[a] + edge[x][i].w;
                if (!vis[b]) { q.push(b); vis[b] = 1; }
            }
        }
    }
}

模板二

邻接矩阵

void spfa(int s){
    for(int i=0; i<=n; i++) dis[i]=99999999; //初始化每点到s的距离
    dis[s]=0; vis[s]=1; q[1]=s;  //队列初始化,s为起点
    int i, v, head=0, tail=1;
    while (head0 && dis[i]>dis[v]+a[v][i]){  
                dis[i] = dis[v]+a[v][i];   //修改最短路
                if (vis[i]==0){  //如果扩展结点i不在队列中,入队
                    tail++;
                    q[tail]=i;
                    vis[i]=1;
                }
           }
        
    }
}

模板三

DFS优化

void spfa(int s){
    for(int i=1; i<=b[s][0]; i++)  //b[s,0]是从顶点s发出的边的条数
       if (dis[b[s][i]>dis[s]+a[s][b[s][i]]){  //b[s,i]是从s发出的第i条边的另一个顶点
        dis[b[s][i]=dis[s]+a[s][b[s][i]];
        spfa(b[s][i]);
       }
}

A - Til the Cows Come Home(POJ 2387)

题意

给出n个点和m条边,求从1n的最短路。

思路分析

最短路裸题。如果用邻接表Dijkstra的话需要判重边。
FloydBellman-ford不需要。
我用的是链式前向星+Dijkstra,所以也可以不判重。

代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
const int maxn = 4005;

int T,N;
struct node {
    int d,u;
    friend bool operator < (node a, node b) {
        return a.d > b.d;
    }
    node(int dist, int point): d(dist), u(point){}
};

struct Edge {
    int to,next;
    int dist;
} edge[maxn];

int head[maxn], tot;
int pre[maxn], dis[maxn];

void init() {
    memset(head, -1, sizeof(head));
    tot=0;
}

void addedge(int u,int v,int d) {
    edge[tot].to = v;
    edge[tot].dist = d;
    edge[tot].next = head[u];
    head[u]=tot++;
}

void Dijkstra(int s) {
    priority_queue q;
    memset(dis, 0x3f, sizeof(dis));
    memset(pre, -1, sizeof(pre));
    dis[s]=0;
    while(!q.empty()) q.pop();
    node a(0,s);
    q.push(a);
    while(!q.empty()) {
        node x = q.top(); q.pop();
        if(dis[x.u] < x.d) continue;
        for(int i = head[x.u]; i != -1; i = edge[i].next) {
            int v = edge[i].to;
            if (dis[v] > dis[x.u] + edge[i].dist) {
                dis[v] = dis[x.u] + edge[i].dist;
                pre[v] = x.u;
                q.push(node(dis[v], v));
            }
        }
    }
}

int main(){
    init();
    cin >> T >> N;
    while (T--){
        int u, v, d;
        cin >> u >> v >> d;
        addedge(u, v, d);
        addedge(v, u, d);
    }
    Dijkstra(1);
    cout << dis[N] << endl;
    return 0;
}

B - Heavy Transportation(POJ 1797)

题意

给出从1城到n城的每条路的最大载重量,求最大运货量。

思路分析

最短路的变形题,只需要改一下松弛操作就可以了。

F - 地铁

CSU - 1808

题意

最短路。
给出n个地铁站,m条边,给出每条边的首尾地铁站a、b,和这条边所属的地铁线c,以及这条边的边权d
地铁线之间需要换乘,换乘时间为abs(ci-cj)
因为多了一个换乘时间,所以需要拆点。
用链式前向星存边,用map拆点,用vector存当前点所在的地铁。

思路

首先读边。用map[u][x]来表示u地铁站在x号线上,存储一个标记值cnt,代表这个点是第几个点(重新编号)。然后取出这个点。v点同样。最后addedge两遍。
遍历所有点。对每个点下的vector排个序,这样就可以避免取绝对值。对每个点遍历vector,对于vector中的每条地铁线,将这个点取出添边。
制图之后就按照模板跑Dijkstra,注意最后获取结果的时候要跑一遍n点的vector找最小值。

代码

/******************************
 *File name: csu1808.cpp
 *Author: wzhzzmzzy
 *Created Time: 一  4/17 20:54:29 2017
 *TODO: CSU 1808 最短路
 ******************************/

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
const int maxn = 300005;
const int inf = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
struct Edge{
    int to, next;
    int w;
}edge[maxn<<1];

int head[maxn], tot;

void init(){
    memset(head, -1, sizeof(head));
    tot = 0;
}

void addedge(int u, int v, int w){
    edge[tot].to = v;
    edge[tot].w = w;
    edge[tot].next = head[u];
    head[u] = tot++;
}

vector num[maxn];
//某站所属的线路
map mmp[maxn];
//某站是记录的第几个地铁站(拆点)
int dis[maxn], cnt;

struct node{
    int now, c;
    node(int _n=0, int _c=0):now(_n), c(_c){}
    friend bool operator <(node a, node r){
        return a.c > r.c;
    }
};

void Dijkstra(){
    priority_queue q;
    while (!q.empty()) q.pop();
    for (int i = 1; i < cnt; ++i) dis[i] = inf;
    for (int i = 0; i < num[1].size(); ++i){
        int st = mmp[1][num[1][i]];
        dis[st] = 0;
        q.push(node(st, 0));
    }
    node temp;
    while (!q.empty()){
        temp = q.top(); q.pop();
        int u = temp.now;
        int cost = temp.c;
        if (cost > dis[u]) continue;
        for (int i = head[u]; ~i; i=edge[i].next){
            int v = edge[i].to;
            int w = edge[i].w;
            if (dis[v] > cost+w){
                dis[v] = cost + w;
                q.push(node(v, dis[v]));
            }
        }
    }
}

int main(){
    int u, v, x, w;
    while (~scanf("%d%d", &n, &m)){
        init();
        cnt = 1;
        for (int i = 1; i <= n; ++i){
            num[i].clear();
            mmp[i].clear();
        }
        for (int i = 0; i < m; ++i){
            scanf("%d%d%d%d", &u, &v, &x, &w);
            if (!mmp[u][x]){
                mmp[u][x] = cnt++;
                num[u].push_back(x);
            }
            u = mmp[u][x];
            if (!mmp[v][x]){
                mmp[v][x] = cnt++;
                num[v].push_back(x);
            }
            v = mmp[v][x];
            addedge(u, v, w);
            addedge(v, u, w);
        }
        for(int i = 1; i <= n; ++i){
            sort(num[i].begin(), num[i].end());
            for(int j = 0; j < num[i].size()-1; ++j){
                u = mmp[i][num[i][j]];
                v = mmp[i][num[i][j+1]];
                w = num[i][j+1] - num[i][j]; //同一站点不同线路的拆点之间的差值
                addedge(u, v, w);
                addedge(v, u, w);
            }
        }
        Dijkstra();
        int ans = inf;
        for (int i = 0; i < num[n].size(); ++i){
            u = mmp[n][num[n][i]];
            ans = min(ans, dis[u]);
        }
        printf("%d\n", ans);
    }
    return 0;
}

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