1867最短路径问题(SPFA)

最短路径算法实现
本文介绍了一种基于平面坐标系的最短路径寻找算法。通过输入平面上的点及其连接关系,利用SPFA算法计算两点间最短路径长度。演示了如何通过C++实现这一过程,并提供了完整的代码示例。

最短路径问题
Time Limit: 1000 ms Memory Limit: 65536 KiB

Problem Description
平面上有n个点(n<=100),每个点的坐标均在-10000~10000之间。其中的一些点之间有连线。若有连线,则表示可从一个点到达另一个点,即两点间有通路,通路的距离为两点间的直线距离。现在的任务是找出从一点到另一点之间的最短距离。
Input
第1行为整数n。
第2行到第n+1行(共n行),每行两个整数x和y,描述了一个点的坐标(以一个空格分隔)。
第n+2行为一个整数m,表示图中连线的个数。
此后的m行,每行描述一条连线,由两个整数i和j组成,表示第1个点和第j个点之间有连线。
最后一行:两个整数s和t,分别表示源点和目标点。
Output
仅1行,一个实数(保留两位小数),表示从s到t的最短路径长度。
Sample Input
5
0 0
2 0
2 2
0 2
3 1
5
1 2
1 3
1 4
2 5
3 5
1 5
Sample Output
3.41
Hint

Source

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<queue>
#include<string.h>
#include<math.h>
using namespace std;
const int M=20000+5;
const int N=20000+5;
const int inf=0x3f3f3f3f;
int cnt,head[M],vis[M],n;
double dis[M];
struct node
{
    int x,y;
}r[M];
struct EDGE
{
    int to,next;
    double w;
}edge[M];
void add(int u,int v,double w)
{
    edge[cnt].to=v;
    edge[cnt].w=w;
    edge[cnt].next=head[u];
    head[u]=cnt++;
}
double f(struct node a,struct node b)
{
    return sqrt(pow(a.x-b.x,2)+pow(a.y-b.y,2));
}
void SPFA(int s,int e)
{
    for(int i=1;i<=n;i++)//刚开始定义了全局变量n后又在main里面定义了n,导致进不去这里;
    {
        vis[i]=0;
        dis[i]=inf;
    }
    dis[s]=0;
    queue<int>q;
    vis[s]=1;
    q.push(s);
    while(!q.empty())
    {
        int v=q.front();
        q.pop();
        vis[v]=0;
        for(int i=head[v];~i;i=edge[i].next)
        {
            int to=edge[i].to;
            double w=edge[i].w;//刚开始这里定义成了int,所以输出是3.00
            if(dis[to]>dis[v]+w)
            {
                dis[to]=dis[v]+w;
                if(!vis[to])
                {
                    vis[to]=1;
                    q.push(to);
                }
            }
        }
    }
    printf("%.2lf\n",dis[e]);
}
int main()
{
    int m,s,e;
    scanf("%d",&n);
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        head[i]=-1;
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%d%d",&r[i].x,&r[i].y);
    }
    scanf("%d",&m);
    cnt=0;
    while(m--)
    {
        int u,v;
        scanf("%d%d",&u,&v);
//        printf("%.2lf\n",f(r[u],r[v]));
        add(u,v,f(r[u],r[v]));
        add(v,u,f(r[u],r[v]));
    }
    scanf("%d%d",&s,&e);
    SPFA(s,e);
    return 0;
}
SPFA(Shortest Path Faster Algorithm)算法是用于求某个到别的的距离的最短/最长路径的算法,类似bellman_ford算法[^1][^2]。 bellman_ford算法的依据是如果有最短路径,那么将所有边(E)松弛V - 1次之后,必然得到其最短路径,因为最短路径最长为V - 1个边的和,且在松弛时通常利用flag标识该次是否松弛过从而进行优化[^1]。 SPFA算法的整体思路是使用队列不断地更新最短路径直到无法更新为止,这与BFS(广度优先搜索)类似,区别在于进队的数据还是可以继续进队[^2]。该算法是广度优先遍历,每个都会更新,而传统的dijkstra算法每次从最近的出发更新,若存在负边,dijkstra算法得出的结果是不正确的,SPFA算法则可处理负边情况[^3]。 以下是SPFA算法的代码示例: ```python # 假设以下变量已定义 # a[i][j]:邻接矩阵,记录邻接 # w[i][j]:权值矩阵,记录边的权值 # d[i]:最短路径,记录从开始到第i个最短路径 # pre[v]:记录前趋 # exist[i]:记录是否能够再一次访问 # s为开始 # q为队列 head = 0 tail = 1 q = [0] * 10000 # 假设队列最大长度为10000 exist = [False] * 10000 d = [float('inf')] * 10000 pre = [-1] * 10000 q[1] = s exist[s] = True d[s] = 0 while head != tail: u = q[head + 1] head += 1 exist[u] = False # 遍历u的所有邻接v for v in range(len(a[u])): if a[u][v] == 1: if d[u] + w[u][v] < d[v]: d[v] = d[u] + w[u][v] pre[v] = u if not exist[v]: tail += 1 q[tail] = v exist[v] = True ```
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