HDU 2544 最短路 // Floyd-warshall 算法边权可正可负

最新推荐文章于 2024-04-06 17:42:05 发布

LMengi000

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分类专栏： ACM---最短路径

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/LMengi000/article/details/80149907

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本文详细介绍了使用Floyd-Warshall算法解决HDU2544最短路径问题的方法。该问题涉及寻找从商店到赛场的最短路径，适用于无负权回路的图。文章解释了算法原理，并提供了具体实现代码。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

HDU 2544 最短路

Problem Description

在每年的校赛里，所有进入决赛的同学都会获得一件很漂亮的t-shirt。但是每当我们的工作人员把上百件的衣服从商店运回到赛场的时候，却是非常累的！所以现在他们想要寻找最短的从商店到赛场的路线，你可以帮助他们吗？

Input

输入包括多组数据。每组数据第一行是两个整数N、M（N<=100，M<=10000），N表示成都的大街上有几个路口，标号为1的路口是商店所在地，标号为N的路口是赛场所在地，M则表示在成都有几条路。N=M=0表示输入结束。接下来M行，每行包括3个整数A，B，C（1<=A,B<=N,1<=C<=1000）,表示在路口A与路口B之间有一条路，我们的工作人员需要C分钟的时间走过这条路。
输入保证至少存在1条商店到赛场的路线。

Output

对于每组输入，输出一行，表示工作人员从商店走到赛场的最短时间

Sample Input

Sample Output

Floyd-Warshall

适用范围：无负权回路即可，边权可正可负，运行一次算法即可求得任意两点间最短路
时间复杂度：O(n^3)

原理

打开算法导论（英文版）第693页看看，我知道你不想看英文，所以看下面的个人理解和翻译。

假定结点集V为{1,2..n}，对于 (i, j) 这条路，我们考虑它中途经过一些结点的所有情况（这些结点都取自集合{1,2,..k}），然后定义路径p为所有情况里的最短路径（即我们要找的答案路径）。那么关于k的p的关系有两种：

k不在最短路径p 里，即p里的点都是{1,2,..k-1}的点，则显然(i, j)经过{1,2,..k}的最短路和经过{1,2,..k-1}的最短路是一样的。
k在最短路径p 里，则p里的点都是{1,2,..k}的点，那我们可以把p分为(i,k)和(k,j)，这两条分出来路径的只含{1,2,..k-1}，因为p是最短路径，而k又在p里，所以(i,k)和(k,j)都是相对于(i,j)的最短路径 【此处算导没给证明，我们先假定自己认可这个结论】

算导图

根据上面的两种情况我们就可以得出递推式子

d(k)ij={wijifk=0min(d(k−1)ij,d(k−1)ik+d(k−1)kj)ifk≥1

注意k是集合大小，不是经过的点个数，k=0的时候是不经过任何中间点的情况，k>=1表示经过{1,2..k}这个集合里的点集。没看懂式子的话再看下那两种情况，看懂的话我们发现需要三维数组才能表示这种d(k)ij

，但在式子中我们的(k)其实只用在递推上，所以在上面代码中我们把k循环放在最外面就可以确保在计算d(k)ij 前 dp[i][j]存的是d(k−1)ij，同理 d(k−1)ik 和d(k−1)ik

也是一样。这点也就类似背包的二维压成一维。

详细算法证明过程网址：：：https://blog.youkuaiyun.com/u012469987/article/details/51319574

void Floyd() //用来寻找任意两点间的最短路径
{
    for(int k=1;k<=n;k++)
    {
     for(int i=1;i<=n;i++)
     {
       for(int j=1;j<=n;j++)
       {
         dp[i][j]=min(dp[i][j],dp[i][k]+dp[k][j]);
       }
     }
    }
}

意义在于：：寻找i和j之间的最短距离，在从 i 通往 j 的道路中，可以分为以下两种通路：

1. i可以直接到 j

2.先从 i 到某一个点 k，再从点 k 到某一个点 j

我们要寻找的是最短的路径，所以就要判断，是从i直接到j的距离小，还是从i经过一个点k，再从点k经过一个点j的路径之和小，这就有点类似动态规划了。

实现

dp数组对于不存在的边初始化为无穷大，但直接用INT_MAX的话在dp[i][k] + dp[k][j]的时候溢出，所以精确来说设置为比全部路径的最大值大一点就行，如10条最大1000的边则设置为10*1000+1，但为写代码方便就用0x3f3f3f3f (大概10亿）比较适合。
dp[i][i]初始化为0，即使就做题而言可能不会WA。

#include<stdio.h>
#include<iostream>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<algorithm>
#include<math.h>
using namespace std;
#define maxn 1001
#define INF 0x3f3f3f3f//注意这个INF的赋值 期初的错误在于这里 写成 #define INF 1000000 也能AC
int dp[maxn][maxn];
int n,m;
void Floyd() //用来寻找任意两点间的最短路径
{
    for(int k=1;k<=n;k++)
    {
     for(int i=1;i<=n;i++)
     {
       for(int j=1;j<=n;j++)
       {
         dp[i][j]=min(dp[i][j],dp[i][k]+dp[k][j]);
       }
     }
    }
}

 int main()
{
   while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
   {
       int a,b,c;
       memset(dp,0,sizeof(dp));
       if(n==0 ||m==0)
         break;
       for(int i=1;i<=n;i++)
       {
           for(int j=1;j<=n;j++)
           {
               if(i==j)
                dp[i][j]=0;
               else
                dp[i][j]=INF;
           }
       }
       for(int i=1;i<=m;i++)
       {
           scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
            dp[a][b]=c;
            dp[b][a]=c;
       }
       Floyd();
       cout<<dp[1][n]<<endl; //输出从商场到赛场的距离
   }
   return 0;
}