[BZOJ 4144] [AMPPZ2014]Petrol

本文介绍了一种解决特定图论问题的算法——加油站图最短路径问题。该问题涉及在一个带权无向图中,寻找两个加油站间的最短路径,考虑到车辆的油量限制。文章详细解释了如何通过构建加油站之间的最小生成树来简化问题,并提供了一段C++代码实现,包括SPFA算法、Kruskal算法和倍增预处理技巧。

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题目描述

给定一个 n n n个点、 m m m条边的带权无向图,其中有 s s s个点是加油站。

每辆车都有一个油量上限 b b b,即每次行走距离不能超过 b b b,但在加油站可以补满。

q q q次询问,每次给出 x , y , b x,y,b x,y,b,表示出发点是 x x x,终点是 y y y,油量上限为 b b b,且保证 x x x点和 y y y点都是加油站,请回答能否从 x x x走到 y y y

输入输出格式

输入格式

第一行包含三个正整数 n , s , m ( 2 ≤ s ≤ n ≤ 200000 , 1 ≤ m ≤ 200000 ) n,s,m(2\le s\le n\le 200000,1\le m\le 200000) n,s,m(2sn200000,1m200000),表示点数、加油站数和边数。

第二行包含 s s s个互不相同的正整数 c [ 1 ] , c [ 2 ] , . . . c [ s ] ( 1 ≤ c [ i ] ≤ n ) c[1],c[2],...c[s](1\le c[i]\le n) c[1],c[2],...c[s](1c[i]n),表示每个加油站。

接下来 m m m行,每行三个正整数 u [ i ] , v [ i ] , d [ i ] ( 1 ≤ u [ i ] , v [ i ] ≤ n , u [ i ] ≠ v [ i ] , 1 ≤ d [ i ] ≤ 10000 ) u[i],v[i],d[i](1\le u[i],v[i]\le n,u[i]\ne v[i],1\le d[i]\le 10000) u[i],v[i],d[i](1u[i],v[i]n,u[i]̸=v[i],1d[i]10000),表示 u [ i ] u[i] u[i] v [ i ] v[i] v[i]之间有一条长度为 d [ i ] d[i] d[i]的双向边。

接下来一行包含一个正整数 q ( 1 ≤ q ≤ 200000 ) q(1\le q\le 200000) q(1q200000),表示询问数。

接下来 q q q行,每行包含三个正整数 x [ i ] , y [ i ] , b [ i ] ( 1 ≤ x [ i ] , y [ i ] ≤ n , x [ i ] ≠ y [ i ] , 1 ≤ b [ i ] ≤ 2 × 1 0 9 ) x[i],y[i],b[i](1\le x[i],y[i]\le n,x[i]\ne y[i],1\le b[i]\le 2\times 10^9) x[i],y[i],b[i](1x[i],y[i]n,x[i]̸=y[i],1b[i]2×109),表示一个询问。

输出格式

输出 q q q行。第 i i i行输出第 i i i个询问的答案,如果可行,则输出TAK,否则输出NIE

输入输出样例

输入样例#1:
6 4 5
1 5 2 6
1 3 1
2 3 2
3 4 3
4 5 5
6 4 5
4
1 2 4
2 6 9
1 5 9
6 5 8
输出样例#1:
TAK
TAK
TAK
NIE

解题分析

不难看出非加油站的点都是没有用的, 我们只关心加油站之间的最短路。

而这个模型又比较特殊, 我们只需要求出加油站的最小生成树即可。

怎么快速得到加油站之间的距离呢?有一个很妙的操作:把所有加油站的距离设为 0 0 0, 跑一遍多源最短路并记录每个点最近的加油站是哪一个, 最后将 s → t s\to t st, 长度为 k k k的边变成 b e l [ s ] → b e l [ t ] bel[s]\to bel[t] bel[s]bel[t], 长度为 d i s [ s ] + d i s [ t ] + k dis[s]+dis[t]+k dis[s]+dis[t]+k的边即可。

注意可能图中不连通, 倍增预处理的时候要处理完。

代码如下:

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <cctype>
#include <climits>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <queue>
#define R register
#define IN inline
#define W while
#define gc getchar()
#define MX 200500
#define ll long long
template <class T>
IN void in(T &x)
{
	x = 0; R char c = gc;
	for (; !isdigit(c); c = gc);
	for (;  isdigit(c); c = gc)
	x = (x << 1) + (x << 3) + c - 48;
}
template <class T> IN T max(T a, T b) {return a > b ? a : b;}
int dot, line, s, q, cnt;
int head[MX], bel[MX], dis[MX], st[MX], head2[MX], bl[MX], fat[MX][20], mx[MX][20], dep[MX];
bool inq[MX];
std::queue <int> que;
struct INFO {int from, to, len;} dat[MX];
struct Edge {int to, len, nex;} edge[MX << 2];
struct Node {int son[2], fat, val, mx; bool rev;} tree[MX];
IN bool operator < (const INFO &x, const INFO &y) {return x.len > y.len;}
std::priority_queue <INFO> pq;
IN void add(R int from, R int to, R int len) {edge[++cnt] = {to, len, head[from]}, head[from] = cnt;}
IN void add2(R int from, R int to, R int len) {edge[++cnt] = {to, len, head2[from]}, head2[from] = cnt;}
int find(R int now) {return bl[now] == now ? now : bl[now] = find(bl[now]);}
IN void SPFA()
{
	std::memset(dis, 63, sizeof(dis));
	for (R int i = 1; i <= s; ++i) dis[st[i]] = 0, que.push(st[i]), bel[st[i]] = bl[st[i]] = st[i];
	R int now, i;
	W (!que.empty())
	{
		now = que.front(); que.pop();
		for (R int i = head[now]; i; i = edge[i].nex)
		{
			if (dis[edge[i].to] > dis[now] + edge[i].len)
			{
				dis[edge[i].to] = dis[now] + edge[i].len, bel[edge[i].to] = bel[now];
				if (!inq[edge[i].to]) inq[edge[i].to] = true, que.push(edge[i].to);
			}
		}
		inq[now] = false;
	}
}
IN void Kruskal()
{
	SPFA(); INFO cur; R int bla, blb;
	for (R int i = 1; i <= line; ++i)
	pq.push({bel[dat[i].from], bel[dat[i].to], dis[dat[i].from] + dis[dat[i].to] + dat[i].len});
	int tot = 0;
	W (!pq.empty())
	{
		cur = pq.top(); pq.pop();
		bla = find(cur.from), blb = find(cur.to);
		if (bla ^ blb)
		{
			bl[bla] = blb; ++tot;
			add2(cur.from, cur.to, cur.len), add2(cur.to, cur.from, cur.len);
		}
		if (tot == s - 1) break;
	}
}
void DFS(R int now, R int val)
{
	mx[now][0] = val;
	for (R int i = 1; i <= 18; ++i)
	{
		fat[now][i] = fat[fat[now][i - 1]][i - 1];
		if(!fat[now][i]) break;
		mx[now][i] = max(mx[now][i - 1], mx[fat[now][i - 1]][i - 1]);
	}
	for (R int i = head2[now]; i; i = edge[i].nex)
	{
		if(edge[i].to ^ fat[now][0])
		{
			fat[edge[i].to][0] = now;
			dep[edge[i].to] = dep[now] + 1;
			DFS(edge[i].to, edge[i].len);
		}
	}
}
IN int query(R int x, R int y)
{
	if(find(x) ^ find(y)) return INT_MAX;
	if(dep[x] < dep[y]) std::swap(x, y);
	int del = dep[x] - dep[y], tim = 0, ans = 0;
	W (del)
	{
		if(del & 1) ans = max(ans, mx[x][tim]), x = fat[x][tim];
		tim++, del >>= 1;
	}
	if(x == y) return ans;
	for (R int i = 18; ~i; --i) {if(fat[x][i] ^ fat[y][i]) ans = max(ans, max(mx[x][i], mx[y][i])), x = fat[x][i], y = fat[y][i];}
	return ans = max(ans, max(mx[x][0], mx[y][0]));
}
int main(void)
{
	int x, y, b;
	in(dot), in(s), in(line);
	for (R int i = 1; i <= s; ++i) in(st[i]);
	for (R int i = 1; i <= line; ++i)
	{
		in(dat[i].from), in(dat[i].to), in(dat[i].len);
		add(dat[i].from, dat[i].to, dat[i].len), add(dat[i].to, dat[i].from, dat[i].len);
	}
	Kruskal(); DFS(st[1], 0); in(q);
	W (q--)
	{
		in(x), in(y), in(b);
		if(query(x, y) > b) puts("NIE");
		else puts("TAK");
	}
}

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