UVa1599 Ideal Path(双向bfs+字典序+非简单图的最短路+队列判重)
题目大意:
对于一个n个房间m条路径的迷宫(Labyrinth)(2<=n<=100000, 1<=m<=200000),每条路径上都涂有颜色,颜色取值范围为1<=c<=10^9。求从节点1到节点n的一条路径,使得经过的边尽量少,在这样的前提下,如果有多条路径边数均为最小,则颜色的字典序最小的路径获胜。一条路径可能连接两个相同的房间,一对房间之间可能有多条路径。输入保证可以从节点1到达节点n。
更多细节可以参考原题:UVa1599
分析:
- 从题目中我们可以看出,题目中的无向图是可以出现自环和重边的,自环我们可以在输入的时候检查并排除,但是重边我们需要保留,并从中选择颜色最小的边。
- 题目的数据量很大,不可能采用邻接矩阵存储图,因此应采用邻接表,且邻接表便于进行bfs
- 路径的颜色不代表路径的权重,本题中路径是无权的
思路:
从终点开始倒着bfs一次,得到每个点到终点的距离,然后从起点开始,按照每次距离减1的方法寻找接下来的点的编号。按照颜色最小的走,如果有多个颜色最小,则都拉入队列中,将最小的颜色记录在res数组中。
其中,index=d[0]-d[u]就得到了当前u节点对应的距离,也就是步骤数。
细节:
- 已经进入队列的节点不能重复入队,否则复杂度太高,会tle(重复入队的复杂度至少是O(n^2),在n=100000的情况下直接tle)
- 第一次bfs和第二次bfs的终止时机不同,第一次找到起点就终止,第二次则是从队列中取出节点时才能终止,为的是遍历完所有导向终点且路径长度一致的边,只有这样才能结果正确
- d数组记录每个节点到终点n的距离,不能用0进行初始化,而终点处的初始化必须是0
- d数组不能不初始化,否则对于多输入题目,前面的输入可能影响后面的输出
代码实现如下:
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<queue>
#include<cstring>
using namespace std; //min()函数
#define max 100000
#define inf 0x7fffffff
typedef struct ver{
int num, color;//边的另一端的节点编号 和 颜色
ver(int n,int c):num(n),color(c){}
}Ver;
int n,m,a,b,c;
int d[max],res[max];//d记录每个点到终点的最短距离 res记录最短路的颜色
bool vis[max],inqueue[max];//vis每个节点是否被访问过 inqueue标记节点是否加入了队列,防止重复加入
vector<Ver> edge[max];//邻接表记录图
void bfs(int start,int end){
memset(inqueue,,n);
memset(vis,,n);
int u,v,c;
queue<int> q;
q.push(start);
if(start==){//用于正向bfs
memset(res,,sizeof(int)*n);
while(!q.empty()){
u=q.front();q.pop();vis[u]=;
if(u==n-)return;
int minc=inf,len=edge[u].size();
for(int i=;i<len;i++)if(!vis[v=edge[u][i].num] && d[u]-==d[v])minc=min(edge[u][i].color,minc);//获取所有路径中最小的颜色
for(int i=;i<len;i++)if(!vis[v=edge[u][i].num] && d[u]-==d[v] && edge[u][i].color==minc && !inqueue[v])q.push(v),inqueue[v]=; //若有多组颜色相同,且未入队,则将其入队
int index=d[]-d[u];//获得当前步数对应的下标
if(res[index]==)res[index]=minc;
else res[index]=min(res[index],minc);//获取最小颜色
}
}//用于反向bfs 构建层次图,找最短路
else while(!q.empty()){
u=q.front();q.pop();vis[u]=;
for(int i=,len=edge[u].size();i<len;i++)if(!vis[v=edge[u][i].num] && !inqueue[v]){
d[v]=d[u]+; //一定是头一次入队,这通过inqueue保证
if(v==)return; //找到起点,退出
q.push(v);//如果不是起点,就把这个点入队
inqueue[v]=;//入队标记
}
}
}
int main(){
while(scanf("%d%d",&n,&m)==){
for(int i=;i<n;i++)edge[i].clear();
memset(d,-,sizeof(int)*n);d[n-]=;//注意初始化的细节
while(m--){
scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
if(a!=b){ //排除自环
edge[a-].push_back(ver(b-,c));
edge[b-].push_back(ver(a-,c));
}
}
bfs(n-,);//反向bfs
bfs(,n-);//正向bfs
printf("%d\n%d",d[],res[]);
for(int i=;i<d[];i++)printf(" %d",res[i]);
printf("\n");
}
}
收获:
这是第一次学习bfs遍历复杂图,对于重边和自环的处理也终于有了一点经验,积累了自己的bfs最短路的模板
另外,UVa上的数据并不是完全可靠,对于用0初始化数组d的行为,可以用这组数据测试出wa的结果:
Input:
4 3
1 2 1
1 3 1
1 4 7
Output:
1
7
但是我实验发现,如果用0对数组d进行初始化,在UVa上仍能AC,不过我已经给UVa写信报告了这个bug,不知道他们会不会做修正。
不论如何,这道题还是收获很大滴~接下来是
反向bfs寻找最短路的模板
注意:d数组初始化应该用-1,并将d[n-1]=0,否则就会出现上述UVa的bug
这份代码假设在输入的时候重边已经被排除,否则这份代码还需要加入u!=v的判断
代码如下:
void rbfs(){
memset(inqueue,,sizeof(inqueue));
memset(vis,,sizeof(vis));
queue<int> q;q.push(n-);
while(!q.empty()){
u=q.front();q.pop();vis[u]=;
for(int i=,len=edge[u].size();i<len;i++)if(!vis[v=edge[u][i].num] && !inqueue[v]){ //inqueue是为了防止重复入队造成复杂度过高,以本题为例,如果允许重复入队会直接超时
d[v]=d[u]+;
if(v==)return; //找到起点,退出
q.push(v);//如果不是起点,就把这个点入队
inqueue[v]=;//入队标记
}
}
}
今天就到这里啦~再见呦(●'◡'●)~~撒花撒花*★,°*:.☆\( ̄▽ ̄)/$:*.°★*
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