0016:单源最短路径(dijkstra算法)
题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/P4779
题目描述:给定一个 n 个点,m 条有向边的带非负权图,计算从 s 出发,到每个点的距离。
这道题就是一个单源最短路径的模板,有两种做法:
1.Floyd算法
暴力枚举出所有起点、终点以及中间值,然后算出每两个点间的最小值。
但这个算法时间复杂度较高,是O(n^3),很容易爆掉,在这道题甚至拿不到分。
代码:
- 1 #include<bits/stdc++.h>
- 2 using namespace std;
- 3 int arr[10000][10000];
- 4 int main(){
- 5 int n,m,s,i,j,k,a,b,c;
- 6 cin>>n>>m>>s;
- 7 for(i=1;i<=n;i++){
- 8 for(j=1;j<=n;j++){
- 9 if(i==j){
- 10 arr[i][j]=0;
- 11 }else{
- 12 arr[i][j]=99999999;
- 13 }
- 14 }
- 15 }
- 16 while(m--){
- 17 cin>>a>>b>>c;
- 18 arr[a][b]=min(c,arr[a][b]);
- 19 }
- 20 for(k=1;k<=n;k++){
- 21 for(i=1;i<=n;i++){
- 22 if(i==k||arr[i][k]==99999999){
- 23 continue;
- 24 }
- 25 for(j=1;j<=n;j++){
- 26 arr[i][j]=min(arr[i][j],arr[i][k]+arr[k][j]);
- 27 }
- 28 }
- 29 }
- 30 for(i=1;i<=n;i++){
- 31 cout<<arr[s][i]<<" ";
- 32 }
- 33 }
这道题我们要用一种更高级的算法——
2.dijkstra算法
在无负权边的情况下,时间复杂度为 O(n log n)基本可以顺利通过所有模板题。
先确定初始点到其他所有点的路径(可能为无穷),然后从和该点距离最小点开始遍历,不断更新这些点与初始点的最小距离(学术名叫松弛),最后求出初始点与所有其他点的最短路。
然后要通过此题,还需要前向星存边和优先队列(堆)优化,可能比较难理解,自己画图模拟即可。
上代码(有注释):
- 1 #include<bits/stdc++.h>
- 2 using namespace std;
- 3 long long vis[100001]={0},head[100001],dis[100001],cnt,n,m,s,a,b,c;
- 4 long long INF=2147483647;//2的31次方,可以看做无穷
- 5 struct Q{
- 6 int a,b,c,next;
- 7 };//邻接表,在有向图中存储起点、终点权值,next用来前向星存边
- 8 struct node{//放进优先队列中的结构体
- 9 int w,now;//w为最短路,now为点
- 10 bool operator <(const node &x)const{
- 11 return w>x.w;//权值从大到小排
- 12 }
- 13 };
- 14 priority_queue<node> q;//优先队列
- 15 Q e[500001];
- 16 void add(int a,int b,int c){//前向星存边
- 17 e[cnt++].a=a;
- 18 e[cnt].b=b;
- 19 e[cnt].c=c;
- 20 e[cnt].next=head[a];//next存储上一个cnt值,方便for循环从后往前遍历边
- 21 head[a]=cnt;
- 22 }
- 23 void dijkstra(){
- 24 for(int i=1;i<=n;i++){
- 25 dis[i]=INF;
- 26 }
- 27 dis[s]=0;
- 28 q.push((node){0,s});//将起点压入队列
- 29 while(!q.empty()){//队列非空
- 30 node x=q.top();//弹出堆顶(最小)元素
- 31 q.pop();
- 32 int u=x.now;
- 33 if(vis[u]==1){
- 34 continue;//遍历完无需再遍历
- 35 }
- 36 vis[u]=1;
- 37 for(int i=head[u];i;i=e[i].next){//用前向星遍历
- 38 int v=e[i].b;
- 39 dis[v]=min(dis[v],dis[u]+e[i].c);//松弛操作
- 40 q.push((node){dis[v],v});
- 41 }
- 42 }
- 43 }
- 44 int main(){
- 45 cin>>n>>m>>s;
- 46 for(int i=0;i<m;i++){
- 47 cin>>a>>b>>c;
- 48 add(a,b,c);
- 49 }
- 50 dijkstra();
- 51 for(int i=1;i<=n;i++){
- 52 cout<<dis[i]<<" ";
- 53 }
- 54 }
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