UVA 11090(SPFA判负环)

题目链接:UVA 11090

解题思路:
这题需要使用二分法来解决,思路类似与最大值最小化问题,我们可以把求解最小均值环的问题转化成判断负环的问题。二分的过程中,我们可以每次猜想一个最小值,然后使所有的边的权值减去这个最小值,若存在负环,则这个值太大了,最小值需要减小,否则增加。判断负环可以使用Bellman-Ford算法的优化算法,SPFA算法解决。

代码设计:
因为最小均值可以为浮点数,而且只需要保留两位小数,为了保证精度,可以把浮点数问题转换成整数来做,即所有权值乘1000;另外判负环的SPFA写法可以在原来的单源最短路代码上进行改进,即一开始将所有最短距离设为0,并且所有结点入队。

#include <queue>
#include <stack>
#include <vector>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#define maxn 55

using namespace std;

int n,m,len,inque[maxn],cnt[maxn],head[maxn];
long long d[maxn];
struct Edge{
    int v,next;
    long long w;
}e[maxn*maxn];

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

void addEdge(int u,int v,long long w){
    e[len].v=v,e[len].w=w,e[len].next=head[u];
    head[u]=len++;
}

bool spfa()
{
    memset(cnt,0,sizeof(cnt));
    memset(inque,0,sizeof(inque));
    stack<int> s;
    for(int start=1;start<=n;start++)
        d[start]=0,inque[start]=1,cnt[start]++,s.push(start);
    while(!s.empty())
    {
        int tmp=s.top();
        s.pop(), inque[tmp]=0;
        for(int i=head[tmp];i!=-1;i=e[i].next)
        {
            int index=e[i].v;
            long long w=e[i].w;
            if(d[index]>d[tmp]+w)
            {
                d[index]=d[tmp]+w;
                if(!inque[index])
                {
                    inque[index]=1, s.push(index), cnt[index]++;
                    if(cnt[index]>n)
                    {
                        return 0;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return 1;
}

bool solve(long long num)
{
    for(int i=0;i<len;i++)
        e[i].w-=num;
    bool flag=!spfa();
    for(int i=0;i<len;i++)
        e[i].w+=num;
    return flag;
}

int main()
{
    int T,t=1;
    scanf("%d",&T);
    while(T--)
    {
        init();
        scanf("%d %d",&n,&m);
        int u,v;
        long long w,maxw=0;
        len=0;
        for(int i=0;i<m;i++)
        {
            scanf("%d %d %lld",&u,&v,&w);
            addEdge(u,v,1000*w);
            maxw=max(maxw,1000*w);
        }

        printf("Case #%d: ",t++);
        if(!solve(maxw+1))
        {
            printf("No cycle found.\n");
        }
        else
        {
            long long low=0,high=maxw;
            while(high>low)
            {
                long long mid=(low+high)/2+1;
                if(solve(mid))
                    high=mid-1;
                else
                    low=mid;
            }
            printf("%.2lf\n",double(low)/1000);
        }
    }

    return 0;
}

改进版SPFA判负环:

bool spfa()
{
    queue<int> s;
    for(int start=1;start<=n;start++)
        d[start]=0,inque[start]=1,cnt[start]=1,s.push(start);
    while(!s.empty())
    {
        int tmp=s.front();
        s.pop(), inque[tmp]=0;
        for(int i=head[tmp];i!=-1;i=e[i].next)
        {
            int index=e[i].v;
            double w=e[i].w;
            if(d[index]>d[tmp]+w)
            {
                d[index]=d[tmp]+w;
                if(!inque[index])
                {
                    inque[index]=1, s.push(index), cnt[index]++;
                    if(cnt[index]>n)
                    {
                        return 0;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return 1;
}

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