最短路(Floyed、Dijkstra、Bellman-Ford、SPFA)
一、Floyed-Warshall算法
枚举中间点起点终点,对整个图进行松弛操作,就能得到整个图的多源最短路径;



例:POJ2240 Arbitrage
Your job is to write a program that takes a list of currency exchange rates as input and then determines whether arbitrage is possible or not.
Input
Test cases are separated from each other by a blank line. Input is terminated by a value of zero (0) for n.
Output
Sample Input
3
USDollar
BritishPound
FrenchFranc
3
USDollar 0.5 BritishPound
BritishPound 10.0 FrenchFranc
FrenchFranc 0.21 USDollar 3
USDollar
BritishPound
FrenchFranc
6
USDollar 0.5 BritishPound
USDollar 4.9 FrenchFranc
BritishPound 10.0 FrenchFranc
BritishPound 1.99 USDollar
FrenchFranc 0.09 BritishPound
FrenchFranc 0.19 USDollar 0
Sample Output
Case 1: Yes
Case 2: No
Source



#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <map>
using namespace std;
const int maxn=35;
int n,m;
map<string,int> N;
double dis[maxn][maxn]; int main()
{
int kase=1;
//freopen("Atext.in","r",stdin);
while(cin >> n,n)
{
string a,b;
double tmp;
bool flag=false;
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
dis[i][j]=-1;
for(int i=0;i<n;i++){
cin >> a;
N.insert(make_pair(a,i));
}
cin >> m;
for(int i=0;i<m;i++)
{
cin >> a >> tmp >> b;
dis[N[a]][N[b]]=tmp; //邻接矩阵存边的信息;
}
for(int k=0;k<n;k++)
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
if(i!=j&&j!=k&&k!=i&&dis[i][k]!=-1&&dis[k][j]!=-1)
dis[i][j]=max(dis[i][k]*dis[k][j],dis[i][j]);
/*for(int i=0;i<n;i++)
{
for(int j=0;j<n;j++)
cout << dis[i][j] << " ";
cout << endl;
}
cout << endl;*/
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
if(dis[i][j]*dis[j][i]>1)flag=1;
printf("Case %d: %s\n",kase,flag?"Yes":"No");
N.clear();
kase++;
}
return 0;
}
附:Warshall算法的传递闭包



例:POJ2253 Frogger
Description
Unfortunately Fiona's stone is out of his jump range. Therefore Freddy considers to use other stones as intermediate stops and reach her by a sequence of several small jumps.
To execute a given sequence of jumps, a frog's jump range obviously must be at least as long as the longest jump occuring in the sequence.
The frog distance (humans also call it minimax distance) between two stones therefore is defined as the minimum necessary jump range over all possible paths between the two stones.
You are given the coordinates of Freddy's stone, Fiona's stone and all other stones in the lake. Your job is to compute the frog distance between Freddy's and Fiona's stone.
Input
Output
Sample Input
2
0 0
3 4 3
17 4
19 4
18 5 0
Sample Output
Scenario #1
Frog Distance = 5.000 Scenario #2
Frog Distance = 1.414
Source

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int maxn=205;
struct node{
int x,y;
}N[maxn];
int con[maxn][maxn],n;
double G[maxn][maxn];
void floyed() //枚举所有边进行松弛;
{
for(int k=0;k<n;k++)
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++) //松弛为最大边的最小值;
G[i][j]=min(G[i][j],max(G[i][k],G[k][j]));
}
int main()
{
int kase=0;
while(~scanf("%d",&n),n)
{
for(int i=0;i<n;i++)
scanf("%d%d",&N[i].x,&N[i].y);
for(int i=0;i<n;i++) //这样对称的邻接矩阵只须计算一半
for(int j=i+1;j<n;j++)
G[i][j]=G[j][i]=(double)sqrt(double(N[i].x-N[j].x)*(N[i].x-N[j].x)+double(N[i].y-N[j].y)*(N[i].y-N[j].y));
floyed();
printf("Scenario #%d\n",++kase);
printf("Frog Distance = %.3lf\n\n",G[0][1]);
}
return 0;
}
二、Dijkstra算法



#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int maxn=1005;
const int inf=0x3f3f3f3f;
int n;
struct node{
int x,y;
}N[maxn];
bool vis[maxn];
double G[maxn][maxn],d[maxn]; //邻接矩阵
void Dijkstra()
{
fill(vis,vis+n,false);
fill(d,d+n,inf);
d[0]=0;
while(true)
{
int v=-1;
for(int i=0;i<n;i++)
if(!vis[i]&&(v==-1||d[i]<d[v])) //从尚未使用过的顶点中选取一个最小值;
v=i;
if(v==-1)
break;
vis[v]=true;
for(int i=0;i<n;i++)
d[i]=min(d[i],max(d[v],G[v][i])); //源点到各点的最长边的最小值;
}
}
int main()
{
int kase=0;
while(~scanf("%d",&n),n)
{
for(int i=0;i<n;i++)
scanf("%d%d",&N[i].x,&N[i].y);
for(int i=0;i<n;i++) //这样对称的邻接矩阵只须计算一半
for(int j=i+1;j<n;j++)
G[i][j]=G[j][i]=(double)sqrt(double(N[i].x-N[j].x)*(N[i].x-N[j].x)+double(N[i].y-N[j].y)*(N[i].y-N[j].y));
Dijkstra();
printf("Scenario #%d\n",++kase);
printf("Frog Distance = %.3f\n\n",d[1]);
}
return 0;
}
三、Bellman-Ford算法
四、SPFA算法(Shortest Path Faster Algorithm)
队列优化的bellman-ford;
例:POJ1874 畅通工程续
现在,已知起点和终点,请你计算出要从起点到终点,最短需要行走多少距离。
每组数据第一行包含两个正整数N和M(0<N<200,0<M<1000),分别代表现有城镇的数目和已修建的道路的数目。城镇分别以0~N-1编号。
接下来是M行道路信息。每一行有三个整数A,B,X(0<=A,B<N,A!=B,0<X<10000),表示城镇A和城镇B之间有一条长度为X的双向道路。
再接下一行有两个整数S,T(0<=S,T<N),分别代表起点和终点。
0 1 1
0 2 3
1 2 1
0 2
3 1
0 1 1
1 2
-1
#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstdio>
#include <vector>
using namespace std;
const int maxn=205;
const int inf=0x3f3f3f3f;
typedef pair<int,int> p;
vector<p>E[maxn];//邻接表;
int n,m,d[maxn],inq[maxn]; //d[maxn]到源点的最短距离,inq[maxn]在队列里的元素;
void init()
{
for(int i=0;i<n;i++)E[i].clear();
for(int i=0;i<n;i++)inq[i]=0;
for(int i=0;i<n;i++)d[i]=inf;
}
void spfa(int x)
{
queue<int> que;
que.push(x),d[x]=0,inq[x]=1;
while(!que.empty())
{
int now=que.front();
que.pop();
inq[now]=0;
for(int i=0;i<E[now].size();i++)
{
int v=E[now][i].first;
if(d[v]>d[now]+E[now][i].second)
{
d[v]=d[now]+E[now][i].second;
if(inq[v]==0){
inq[v]=1;
que.push(v);
}
}
}
}
}
int main()
{
while(~scanf("%d%d",&n,&m))
{
init();
int a,b,c;
for(int i=0;i<m;i++)
{
scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
E[a].push_back(p(b,c));
E[b].push_back(p(a,c));
}
scanf("%d%d",&a,&b);
spfa(a);
if(d[b]==inf)
cout << -1 << endl;
else
cout << d[b] << endl;
}
return 0;
}
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int maxn=205;
const int inf=0x3f3f3f3f;
int n,m,maze[maxn][maxn]; void floyed()
{
for(int k=0;k<n;k++)
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
if(i!=j&&j!=k&&k!=i)
maze[i][j]=min(maze[i][j],maze[i][k]+maze[k][j]);
}
int main()
{
while(~scanf("%d%d",&n,&m))
{
int a,b,c;
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
{
if(i!=j)
maze[i][j]=inf;
}
for(int i=0;i<m;i++)
{
scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
maze[a][b]=min(c,maze[a][b]);//处理解决重边问题;
maze[b][a]=min(c,maze[b][a]);
}
scanf("%d%d",&a,&b);
floyed();
if(maze[a][b]==inf)
cout << -1 << endl;
else
cout << maze[a][b] <<endl;
}
return 0;
}
//自我整理:最短路径的这三个算法,就像BFS一样;
//spfa:每次把发生更新的点作为当前到该点的最短路径,都入队列视为下一次遍历开始的源点;
//dijkstra:每次只取所有发生更新的点,即所有当前最短路径中里离源点最近的点作为下一次开始的源点,前面的值都视为已确定的最短路径
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