单源最短路的综合应用

简介: 单源最短路的综合应用

1.新年好(dfs+最短路

信息学奥赛一本通(C++版)在线评测系统 (ssoier.cn)

先两两求一遍最短路,求一个地方到另一个地方的最短路,在枚举5个拜访的顺序

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N=5e4+10,M=2e5+10;
int n,m,ans=0x3f3f3f3f;
int id[6];
int h[N],e[M],w[M],ne[M],idx;
int dist[6][N];
bool st[N];
bool mp[N];
void add(int a,int b,int c)
{
    w[idx]=c,e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}
void spfa(int start,int dist[])//求从一个起点到其他所有点的最短距离,待会dfs使用是可以直接查表dist【start】【j】
{
    memset(dist,0x3f,4*N);
    queue<int> q;
    dist[start]=0;
    q.push(start);
    while(q.size())
    {
        int t=q.front();
        q.pop();
        st[t]=false;
        for(int i=h[t];~i;i=ne[i])
        {
            int j=e[i];
            if(dist[j]>dist[t]+w[i])
            {
                dist[j]=dist[t]+w[i];
                if(!st[j])
                {
                    q.push(j);
                    st[j]=true;
                }
            }
        }
    }
}
void dfs(int cnt,int u,int sum)//cnt是目前已经拜访的数量,u表示从哪一个过来的,sum表示目前的总和
{
    if(sum>=ans) return;//假如已经大过答案了
    if(cnt==6)//假如已经拜访了6个了
    {
        ans=sum;
        return;
    }
    for(int i=1;i<6;i++)//枚举需要拜访的五个
        if(!st[i])//假如这个亲戚没用拜访过
        {
             int j=id[i];//看这个亲戚在那个车站
             st[i]=true;//标记这个亲戚已经拜访过了
             dfs(cnt+1,i,sum+dist[u][j]);//拜访下一个亲戚
             st[i]=false;//回溯
        }
    return;
}
int main()
{
   cin>>n>>m;
   id[0]=1;
   for(int i=1;i<6;i++) cin>>id[i];
   memset(h,-1,sizeof h);
   while(m--)
   {
       int a,b,c;
       cin>>a>>b>>c;
       add(a,b,c),add(b,a,c);//由于是互相能达到的所以无向边
   }
   for(int i=0;i<6;i++) spfa(id[i],dist[i]);//求以每个为起点的最短路,用spfa
   dfs(1,0,0);//算一下已经有一个点也就是1号点,然后前一个是0,总花费时间为0
   cout<<ans<<endl;
    return 0;
}

2.通信线路(二分+最短路)

340. 通信线路 - AcWing题库

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N=1010,M=2e5+10;
int n,m,k;
int h[N],e[M],w[M],ne[M],idx;
int dist[N];
bool st[N];
deque<int> q;
void add(int a,int b,int c)
{
    w[idx]=c,e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}
bool bfs(int mid)//mid是一个数,也就是需要给的花费
{
    memset(st,0,sizeof st);//清空上一层状态
    memset(dist,0x3f,sizeof dist);//清空上一层状态
    q.push_back(1);
    dist[1]=0;
    while(q.size())
    {
        int t=q.front();
        q.pop_front();
        if(st[t]) continue;//假如已经搜过了
        st[t]=true;
        for(int i=h[t];~i;i=ne[i])
        {
            int j=e[i],d=w[i]>mid;//d是假如大于mid就是1,反之就是0,用双端队列广搜
            if(dist[j]>dist[t]+d)
            {
                dist[j]=dist[t]+d;
                if(d) q.push_back(j);//假如是1,加到队尾中
                else q.push_front(j);//反之加到队头中
            }
        }
    }
    return dist[n]<=k;//返回是否有小于等于k个大于mid的
}
int main()
{
   cin>>n>>m>>k;
   memset(h,-1,sizeof h);
   while(m--)
   {
       int a,b,c;
       cin>>a>>b>>c;
       add(a,b,c),add(b,a,c);//由于是互相能达到的所以无向边
   }
   int l=0,r=1000001;//l是可以等于0的,r假如等于1e6+1,说明无解
   while(l<r)//二分的右边界模板
   {
       int mid=l+r>>1;
       if(bfs(mid)) r=mid;//假如是满足的,说明我的花费可以更小
       else l=mid+1;//反之花费就更大
   }
   if(r==1000001) r=-1;//假如无解
   cout<<r<<endl;
    return 0;
}

3.道路与航线(最短路+拓扑排序+dfs)

342. 道路与航线 - AcWing题库

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define x first
#define y second
typedef pair<int,int> pii;
const int N=25010,M=150010,INF=0x3f3f3f3f;
int h[N],ne[M],e[M],idx,w[M];
int n,m1,m2,s;
int id[N];//存每个点所在的连通块
vector<int> block[N];//用来存每个连通块的点
int dist[N];
bool st[N];
int bcnt;//用来记录连通块的个书包
int din[N];//标记每个点的入度
queue<int> q;
void add(int a,int b,int c)
{
    w[idx]=c,e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}
void dijkstra(int bid)//bid是当前连通块
{
    priority_queue<pii,vector<pii>,greater<pii>> heap;
    for(auto ver:block[bid]) heap.push({dist[ver],ver});//把该连通块的所有点都放进堆中
    while(heap.size())
    {
        auto t=heap.top();
        heap.pop();
        int ver=t.y,distance=t.x;
        if(st[ver]) continue;
        st[ver]=true;
        for(int i=h[ver];~i;i=ne[i])
        {
            int j=e[i];
            if(dist[j]>distance+w[i])//假如可以更新
            {
                dist[j]=distance+w[i];
               if(id[j]==id[ver]) heap.push({dist[j],j});//假如是一个连通块内部的,则放进堆中
            }
            if(id[j]!=id[ver]&&--din[id[j]]==0) q.push(id[j]);//假如不是一个连通块的,则另一个连通块入度减一,假如减到0了,则放进拓扑队列中
        }
    }
}
void topsort()
{
    memset(dist,0x3f,sizeof dist);//初始化每个点的距离
    dist[s]=0;//起点的距离为0
    for(int i=1;i<=n;i++)//搜索入度为0的点进行拓扑队列中
        if(!din[i])
          q.push(i);
    while(q.size())
    {
        int t=q.front();//取出拓扑队头
        q.pop();
        dijkstra(t);//把该点内部跑一遍djikstra,更新内部点的最短距离
    }
}
void dfs(int u,int ver)//u是该点,ver是该连通块
{
    block[ver].push_back(u);//把这个点加到该连通块中
    id[u]=ver;//标记这个点的连通块是ver
    for(int i=h[u];~i;i=ne[i])//枚举这个点相连的点
    {
        int j=e[i];
        if(!id[j]) dfs(j,ver);//假如还还没更新过,也就是没连通块,则放进跟我一起的连通块中
    }
}
int main()
{
    cin>>n>>m1>>m2>>s;
    memset(h,-1,sizeof h);
    while(m1--)//道路建两条边
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        add(a,b,c),add(b,a,c);
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)//搜索那些连通块,也就是哪些道路可以互相到达的
         if(!id[i])//假如该点没用在某个连通块中
             dfs(i,++bcnt);//搜索这个点,新开一个连通块
    while(m2--)//航线建单向边
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        add(a,b,c);
        din[id[b]]++;
    }
    topsort();//进行拓扑排序,因为连通块之间是拓扑图可以用拓扑排序
    for(int i=1;i<=n;i++)//输出每个点的距离
    {
        if(dist[i]>=INF/2) puts("NO PATH");
        else cout<<dist[i]<<endl;
    }
    return 0;
}

4.最优贸易(dp+最短路)

341. 最优贸易 - AcWing题库

由于可能存在环,所以不能用堆优化dijkstar来做

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1e5+10,M=1e6+10;
int hs[N],ne[M],e[M],idx,w[M],ht[N];
int n,m;
int dmin[N],dmax[N];
int q[N];
bool st[N];
void add(int h[],int a,int b)
{
    e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}
void spfa(int h[],int dist[],int type)
{
    int hh=0,tt=1;
    if(type==0)//假如是求最小值
    {
        memset(dist,0x3f,sizeof dmin);//初始化为正无穷
        dist[1]=w[1];//从1号点开始
        q[0]=1;//放进队列中
    }
    else//假如是求最大值
    {
        memset(dist,-0x3f,sizeof dmax);//初始化为负无穷
        dist[n]=w[n];//从n号点开始
        q[0]=n;//把n号点放进队列中
    }
    while(hh!=tt)
    {
        int t=q[hh++];
        if(hh==N) hh=0;
        st[t]=false;
        for(int i=h[t];~i;i=ne[i])
        {
            int j=e[i];
            if(type==0&&dist[j]>min(dist[t],w[j])||type==1&&dist[j]<max(dist[t],w[j]))//假如是两个类型的其中一个且满足最大或者最小
            {
                if(type==0) dist[j]=min(dist[t],w[j]);//更新类型0
                else dist[j]=max(dist[t],w[j]);//更新类型1
                if(!st[j])//假如不在队列里则入队
                {
                    q[tt++]=j;
                    if(tt==N) tt=0;
                    st[j]=true;
                }
            }
        }
    }
}
int main()
{
    cin>>n>>m;
    memset(hs,-1,sizeof hs);
    memset(ht,-1,sizeof ht);
    for(int i=1;i<=n;i++) cin>>w[i];
    while(m--)
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        add(hs,a,b),add(ht,b,a);//正向与方向加边
        if(c==2) add(hs,b,a),add(ht,a,b);
    }
    spfa(hs,dmin,0);//正向做一遍spfa求前i个的最小值
    spfa(ht,dmax,1);//反向做一遍spfa求后i个的最大值
    int res=0;
    for(int i=1;i<=n;i++) res=max(res,dmax[i]-dmin[i]);//更新一下最大值
    cout<<res<<endl;
    return 0;
}
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