【图论 单源最短路】100276. 最短路径中的边

简介: 【图论 单源最短路】100276. 最短路径中的边

本文时间知识点

单源最短路

图论知识汇总

LeetCode100276. 最短路径中的边

给你一个 n 个节点的无向带权图,节点编号为 0 到 n - 1 。图中总共有 m 条边,用二维数组 edges 表示,其中 edges[i] = [ai, bi, wi] 表示节点 ai 和 bi 之间有一条边权为 wi 的边。

对于节点 0 为出发点,节点 n - 1 为结束点的所有最短路,你需要返回一个长度为 m 的 boolean 数组 answer ,如果 edges[i] 至少 在其中一条最短路上,那么 answer[i] 为 true ,否则 answer[i] 为 false 。

请你返回数组 answer 。

注意,图可能不连通。

示例 1:

输入:n = 6, edges = [[0,1,4],[0,2,1],[1,3,2],[1,4,3],[1,5,1],[2,3,1],[3,5,3],[4,5,2]]

输出:[true,true,true,false,true,true,true,false]

解释:

以下为节点 0 出发到达节点 5 的 所有 最短路:

路径 0 -> 1 -> 5 :边权和为 4 + 1 = 5 。

路径 0 -> 2 -> 3 -> 5 :边权和为 1 + 1 + 3 = 5 。

路径 0 -> 2 -> 3 -> 1 -> 5 :边权和为 1 + 1 + 2 + 1 = 5 。

示例 2:

输入:n = 4, edges = [[2,0,1],[0,1,1],[0,3,4],[3,2,2]]

输出:[true,false,false,true]

解释:

只有一条从节点 0 出发到达节点 3 的最短路 0 -> 2 -> 3 ,边权和为 1 + 2 = 3 。

提示:

2 <= n <= 5 * 104

m == edges.length

1 <= m <= min(5 * 104, n * (n - 1) / 2)

0 <= ai, bi < n

ai != bi

1 <= wi <= 105

图中没有重边。

单源最短路

准备修改 堆优化迪氏定理。优化过程中,发现直接使用 迪氏定理就可以了。浪费了20分钟。如果边{n1,n2,w} 是最短路径的边,则一定是以下情况之一:

image.png

计算这两条路径的最短路,就可以了。

提前计算好:0到各点的最短路径,(n-1)到各点的最短路。

时间复杂度: O(mlogm)+O(m) m是边数。

代码

class CNeiBo
{
public: 
  static vector<vector<int>> Two(int n, vector<vector<int>>& edges, bool bDirect, int iBase = 0) 
  {
    vector<vector<int>>  vNeiBo(n);
    for (const auto& v : edges)
    {
      vNeiBo[v[0] - iBase].emplace_back(v[1] - iBase);
      if (!bDirect)
      {
        vNeiBo[v[1] - iBase].emplace_back(v[0] - iBase);
      }
    }
    return vNeiBo;
  } 
  static vector<vector<std::pair<int, int>>> Three(int n, vector<vector<int>>& edges, bool bDirect, int iBase = 0)
  {
    vector<vector<std::pair<int, int>>> vNeiBo(n);
    for (const auto& v : edges)
    {
      vNeiBo[v[0] - iBase].emplace_back(v[1] - iBase, v[2]);
      if (!bDirect)
      {
        vNeiBo[v[1] - iBase].emplace_back(v[0] - iBase, v[2]);
      }
    }
    return vNeiBo;
  }
  static vector<vector<int>> Grid(int rCount, int cCount, std::function<bool(int, int)> funVilidCur, std::function<bool(int, int)> funVilidNext)
  {
    vector<vector<int>> vNeiBo(rCount * cCount);
    auto Move = [&](int preR, int preC, int r, int c)
    {
      if ((r < 0) || (r >= rCount))
      {
        return;
      }
      if ((c < 0) || (c >= cCount))
      {
        return;
      }
      if (funVilidCur(preR, preC) && funVilidNext(r, c))
      {
        vNeiBo[cCount * preR + preC].emplace_back(r * cCount + c);
      }
    };
    for (int r = 0; r < rCount; r++)
    {
      for (int c = 0; c < cCount; c++)
      {
        Move(r, c, r + 1, c);
        Move(r, c, r - 1, c);
        Move(r, c, r, c + 1);
        Move(r, c, r, c - 1);
      }
    }
    return vNeiBo;
  }
  static vector<vector<int>> Mat(vector<vector<int>>& neiBoMat)
  {
    vector<vector<int>> neiBo(neiBoMat.size());
    for (int i = 0; i < neiBoMat.size(); i++)
    {
      for (int j = i + 1; j < neiBoMat.size(); j++)
      {
        if (neiBoMat[i][j])
        {
          neiBo[i].emplace_back(j);
          neiBo[j].emplace_back(i);
        }
      }
    }
    return neiBo;
  }
};
typedef pair<long long, int> PAIRLLI;
class  CHeapDis
{
public:
  CHeapDis(int n,long long llEmpty = LLONG_MAX/10):m_llEmpty(llEmpty)
  {
    m_vDis.assign(n, m_llEmpty);
  }
  void Cal(int start, const vector<vector<pair<int, int>>>& vNeiB)
  {
    std::priority_queue<PAIRLLI, vector<PAIRLLI>, greater<PAIRLLI>> minHeap;
    minHeap.emplace(0, start);
    while (minHeap.size())
    {
      const long long llDist = minHeap.top().first;
      const int iCur = minHeap.top().second;
      minHeap.pop();
      if (m_llEmpty != m_vDis[iCur])
      {
        continue;
      }
      m_vDis[iCur] = llDist;
      for (const auto& it : vNeiB[iCur])
      {
        minHeap.emplace(llDist + it.second, it.first);
      }
    }
  }
  vector<long long> m_vDis;
  const long long m_llEmpty;
};
class Solution {
public:
  vector<bool> findAnswer(int n, vector<vector<int>>& edges) {
    auto neiBo = CNeiBo::Three(n, edges, false);
    CHeapDis dis1(n),dis2(n);
    dis1.Cal(0, neiBo);
    dis2.Cal(n - 1, neiBo);
    const long long llMinDis = dis1.m_vDis[n - 1];
    vector<bool> ret;
    for (const auto& v : edges) {
      bool b1 =  ( llMinDis ==(v[2] + dis1.m_vDis[v[0]] + dis2.m_vDis[v[1]]));
      bool b2 = (llMinDis == (v[2] + dis2.m_vDis[v[0]] + dis1.m_vDis[v[1]]));
      ret.emplace_back(b1 || b2);
    }
    return ret;
  }
};

扩展阅读

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子墨子言之:事无终始,无务多业。也就是我们常说的专业的人做专业的事。
如果程序是一条龙,那算法就是他的是睛

测试环境

操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17

或者 操作系统:win10 开发环境: VS2022 C++17

如无特殊说明,本算法用**C++**实现。

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