Dijkstra求最短路径&例题
讲了半天好像也许maybe听懂了一点,先写下来233
先整理整理怎么存(开始绕)
最简单的是邻接矩阵存,但是开到10000*10000就MLE了,所以我们用链式前向星存(据说是叫这个名字吧)
这是个什么鬼玩意呢?
我们在记录时,以输入的顺序记录。
我们记录一条边,就记下它的终点(to),权值(就是边长)(dis),以及和这条边的起点相同,编号稍微小一点的边的编号(next)(开始绕)
这里我们记录当前每个点的所有出边(就是起点是这个点的边)中编号最大的那一条边(因为上面的next是编号稍微小的边)
当然也可以依据自己的习惯存储边
先上段代码
int head[nmax],n,m,s;//head[i] 是 以 点 i 为 起 点 , 所 有 出 边 中 编 号 最 大 的 一 个
priority_queue<pair<int,int> > q;
void add(int fr,int _to,int _dis)
{ cnt++;
eage[cnt].to=_to;
eage[cnt].dis=_dis;
eage[cnt].next=head[fr];//fr 为 from 的 简 写 , 这 里 的 以 点 i 为 起 点 的 边 多 了 一 条,
//所 以 上 一 个 以 点 i 为 起 点 的 编 号 最 大 的 边 就 是 这 里 的 以 i 为 起 点 编 号 最 大 的 边 的 上 一 条 边
head[fr]=cnt; //更 新 head[i]
}Edge [50001];
const int inf=;
int main()
{ scanf("%d%d%d",&n,&m,&o_node);
dis[o_node]=;
for(int i=;i<=m;i++)
{int from,to,dis;
cin>>from>>to>>dis;
add(from,to,dis);
}
这一坨是存图
拿张图举个例子
假设我们输入边的数据如下(三个数n,m,s,n为起点,m为终点,s为边长)
1 2 2
2 3 2
1 3 5
2 4 1
3 4 2
1 4 4
那代码中的存储如下
Edge[1].to=2,Edge[1].dis=2,Edge[1].next=0,head[1]=1(这里指没有上一条边),head[1]=1(这里head[i]记录的是以i为起点,当前最大编号出边的编号)
Edge[2].to=3,Edge[2].dis=2,Edge[2].next=0,head[2]=2
Edge[3].to=3,Edge[3].dis=5,Edge[3].next=1,head[1]=3
.....................................
讲完存图,再来说这个算法是怎么实现的
要求最短路径,这里有点类似贪心。
首先选择一个距离起点最近的直达点b,记录当前点与b的距离,再由b进行相同的扩展,来更新起点与其它点的距离
这样更新了一圈后就是最短距离,
再举个栗子
没错还是刚才那张图,这里标出了每条边的权值
按照dijkstra算法,我们首先找到距离①最近的直达点②,由②更新出①到④的最短路为3,①到③的最短路为4,
那么程序怎么实现呢?
看注释吧
(代码from gh,注释自己加的)
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <queue> using namespace std;
const int INF = ;
struct edge
{
int to, dis_, next;
} Edge[];
struct node
{
int to, dis;
inline friend bool operator<(const node &a, const node &b)
{
return a.dis < b.dis;//构造函数,将优先队列按照权值从小到大排序
}
};
int head[], dis[];
bool vst[];
int nodenum, edgenum, origin_node, cnt = ;
priority_queue<node> q;//优先队列 inline void add_edge(int from, int to, int value)
{
Edge[cnt].to = to;
Edge[cnt].dis_ = value;
Edge[cnt].next = head[from];
head[from] = cnt++;
} inline void dijkstra()
{
for (register int i = ; i < origin_node; i++)
{
dis[i] = INF;//全部初始化为一个很大的数
}
dis[origin_node]=0;
for (register int i = origin_node + ; i <= nodenum; i++)
{
dis[i] = INF;
}
q.push((node){origin_node, });
while (!q.empty())//队不空(这里是当广搜来做的)
{
int x = q.top().to;
q.pop();
if (vst[x])//如果访问过,就跳过
continue;
vst[x] = ;
for (register int i = head[x]; i; i = Edge[i].next)//从以x为起点的最后一条边开始,一直遍历完这个点的所有边
{
dis[Edge[i].to] = min(dis[Edge[i].to], dis[x] + Edge[i].dis_);//比较原来的大小和以x点为中转后的大小(取小的)
q.push((node){Edge[i].to, -dis[Edge[i].to]});//入队
}
}
} template <typename T_>
inline T_ getnum()
{
T_ res = ;
bool flag = false;
char ch = getchar();
while (!isdigit(ch))
{
flag = flag ? flag : ch == '-';
ch = getchar();
}
while (isdigit(ch))
{
res = (res << ) + (res << ) + ch - '';
ch = getchar();
}
return flag?-res:res;
}
template<typename T_>
inline void putnum(T_ num)
{
if (num<)
{
putchar('-');
num=-num;
}
if (num>)putnum(num/);
putchar(''+num%);
} int main()
{
nodenum = getnum<int>(), dgenum = getnum<int>(),origin_node = getnum<int>();
for (register int i = ; i <= edgenum; i++)
{
register int f, t, v;
f = getnum<int>(), t = getnum<int>(), v = getnum<int>();
add_edge(f, t, v);
}
dijkstra();
for (register int i=;i<=nodenum;putchar(' '),i++)
{
putnum<int>(dis[i]);
}
return ;
}
顺便附上一道dijkstra的题
这个好像就是个模板哈
(代码from题解)
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<algorithm>
#include<string>
#include<cstdlib>
#include<queue>
#include<set>
#include<vector>
#define INF 0x3f3f3f3f
#define PI acos(-1.0)
#define N 3001
#define MOD 123
#define E 1e-6
using namespace std;
struct node{
int pre;
int next;
int w;
}a[N*];
int n,m;
int cnt;
int head[N],vis[N],f[N];
void add(int x,int y,int w)
{
cnt++;
a[cnt].pre=y;
a[cnt].next=head[x];
a[cnt].w=w;
head[x]=cnt; cnt++;
a[cnt].pre=x;
a[cnt].next=head[y];
a[cnt].w=w;
head[y]=cnt;
}//存图 int main()
{
cin>>n>>m;
for(int i=;i<=m;i++)
{
int x,y,w;
cin>>x>>y>>w;
add(x,y,w);
} memset(f,INF,sizeof(f));
f[]=;
vis[]=; int x=head[];//手动模拟第一次出队
while(x!=)
{
int y=a[x].pre;
if(f[y]>a[x].w)
f[y]=a[x].w;
x=a[x].next;
} int cnt=;
while(cnt<n)//遍历所有的点
{
cnt++;
int k;
int minn=INF;
for(int i=;i<=n;i++)
if(vis[i]==&&f[i]<minn)
{
minn=f[i];
k=i;
}//先把能赋值的距离赋值上
vis[k]=; int x=head[k];//手动模拟for循环
while(x!=)//这里木有队列,所以要while循环一次处理完
{
int y=a[x].pre;
int w=a[x].w;
if(vis[y]==&&f[y]>f[k]+w)
f[y]=f[k]+w;
x=a[x].next;
}
} if(f[n]==INF)
cout<<"-1"<<endl;
else
cout<<f[n]<<endl;
return ;
}
堆优化
我们上面说到dij是先挑距离起点最近的一个点b搞,然后再找距离b最近的点搞,那么每次判断距离就有点麻烦。我们换成每次挑距离起点最近的点搞,这样我们可以用堆(priority_queue)来维护距离起点最近的那个点,时间复杂度O(nmlogn)
代码:
#include<bits/stdc++.h>
#define pa pair<int,int>
using namespace std;
inline int read()
{
char ch=getchar();
int x=;bool f=;
while(ch<''||ch>'')
{
if(ch=='-')f=;
ch=getchar();
}
while(ch>=''&&ch<='')
{
x=(x<<)+(x<<)+(ch^);
ch=getchar();
}
return f?-x:x;
}
int n,m,dis[],cnt,head[],s;
struct Ed{
int to,dis,nxt;
}edge[];
inline void add(int fr,int to,int dis)
{
cnt++;
edge[cnt].to=to;
edge[cnt].dis=dis;
edge[cnt].nxt=head[fr];
head[fr]=cnt;
}
priority_queue<pa,vector<pa>,greater<pa> > q;//大根堆转小根堆
bool vis[];
inline void dij(int s)
{
for(int i=;i<=n;i++)
dis[i]=;
dis[s]=;
q.push(make_pair(,s));
while(!q.empty())
{
int now=q.top().second;
q.pop();
if(vis[now])continue;
vis[now]=;
for(int e=head[now];e;e=edge[e].nxt)
{
int v=edge[e].to;
if(dis[now]+edge[e].dis<dis[v])
{
dis[v]=dis[now]+edge[e].dis;
q.push(make_pair(dis[v],v));
}
}
}
}
int main()
{
n=read();m=read();s=read();
for(int i=;i<=m;i++)
{
int u=read(),v=read(),w=read();
add(u,v,w);
}
dij(s);
for(int i=;i<=n;i++)
printf("%d ",dis[i]);
}
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