Hdu 2807 The Shortest Path 矩阵相乘

本文探讨了如何利用矩阵相乘原理和Floyd算法解决矩阵间最短距离问题,详细介绍了算法实现过程和应用实例。

题意:两矩阵A*B=C,那么A到达C的距离为1,给出n个m*m的矩阵,有q个询问,问A到达C矩阵的最短距离

思路:直接相乘,然后floy算法求最短距离

代码:

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int M=100005;
int n,m,q;
int mat[82][82][82];
int dis[82][82];
void floyd()
{
    for(int k=1; k<=n; k++)
        for(int i=1; i<=n; i++)
            for(int j=1; j<=n; j++)
            {
                int t=dis[i][k]+dis[k][j];
                if(t<dis[i][j])
                    dis[i][j]=t;
            }
}
void solve()
{
    int mt[82][82];
    for(int i=1; i<=n; i++) //第一个矩阵
    {
        for(int ii=1; ii<=n; ii++) //第二个矩阵
        {
            if(i==ii)continue;
            for(int x=1; x<=m; x++)
            {
                for(int y=1; y<=m; y++)
                {
                    mt[x][y]=0;
                    for(int z=1; z<=m; z++)
                    {
                        mt[x][y]+=mat[i][x][z]*mat[ii][z][y];
                    }
                }
            }
            //得出结果后和第三个矩阵比较
            for(int jj=1; jj<=n; jj++)
            {
                if(jj==i || jj==ii)continue;
                int flag=0;
                for(int x=1; x<=m; x++)
                {
                    for(int y=1; y<=m; y++)
                    {
                        if(mat[jj][x][y]!=mt[x][y])
                        {
                            flag=1;
                            break;
                        }
                    }
                    if(flag)break;
                }
                if(!flag)dis[i][jj]=1;
            }
        }
    }
    floyd();
}
int main()
{
    while(scanf("%d%d",&n,&m),n|m)
    {
        for(int i=1; i<=n; i++)
            for(int j=1; j<=m; j++)
                for(int k=1; k<=m; k++)
                    scanf("%d",&mat[i][j][k]);//输入矩阵
        for(int i=1; i<=n; i++)//初始化
            for(int j=1; j<=n; j++)
            {
                if(i==j)dis[i][j]=0;
                else
                    dis[i][j]=11111111;
            }
        solve();
        scanf("%d",&q);
        int a,b;
        while(q--)
        {
            scanf("%d%d",&a,&b);
            if(dis[a][b]!=11111111)
                printf("%d\n",dis[a][b]);
            else
                printf("Sorry\n");
        }
    }
    return 0;
}


### HDU 2544 题目分析 HDU 2544 是关于最短路径的经典问题,可以通过多种方法解决,其中包括基于邻接矩阵的 Floyd-Warshall 算法。以下是针对该问题的具体解答。 --- #### 基于邻接矩阵的 Floyd-Warshall 实现 Floyd-Warshall 算法是一种动态规划算法,适用于计算任意两点之间的最短路径。它的时间复杂度为 \( O(V^3) \),其中 \( V \) 表示节点的数量。对于本题中的数据规模 (\( N \leq 100 \)),此算法完全适用。 下面是具体的实现方式: ```cpp #include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; const int INF = 0x3f3f3f3f; int dist[105][105]; int n, m; void floyd() { for (int k = 1; k <= n; ++k) { // 中间节点 for (int i = 1; i <= n; ++i) { // 起始节点 for (int j = 1; j <= n; ++j) { // 结束节点 if (dist[i][k] != INF && dist[k][j] != INF) { dist[i][j] = min(dist[i][j], dist[i][k] + dist[k][j]); } } } } } int main() { while (cin >> n >> m && (n || m)) { // 初始化邻接矩阵 for (int i = 1; i <= n; ++i) { for (int j = 1; j <= n; ++j) { if (i == j) dist[i][j] = 0; else dist[i][j] = INF; } } // 输入边的信息并更新邻接矩阵 for (int i = 0; i < m; ++i) { int u, v, w; cin >> u >> v >> w; dist[u][v] = min(dist[u][v], w); dist[v][u] = min(dist[v][u], w); // 如果是有向图,则去掉这一行 } // 执行 Floyd-Warshall 算法 floyd(); // 输出起点到终点的最短距离 cout << (dist[1][n] >= INF ? -1 : dist[1][n]) << endl; } return 0; } ``` --- #### 关键点解析 1. **邻接矩阵初始化** 使用二维数组 `dist` 存储每一对节点间的最小距离。初始状态下,设所有节点对的距离为无穷大 (`INF`),而同一节点自身的距离为零[^4]。 2. **输入处理** 对于每条边 `(u, v)` 和权重 `w`,将其存储至邻接矩阵中,并取较小值以防止重边的影响[^4]。 3. **核心逻辑** Floyd-Warshall 的核心在于三重循环:依次尝试通过中间节点优化其他两节点间的距离关系。具体而言,若从节点 \( i \) 到 \( j \) 可经由 \( k \) 达成更优解,则更新对应位置的值[^4]。 4. **边界条件** 若最终得到的结果仍为无穷大(即无法连通),则返回 `-1`;否则输出实际距离[^4]。 --- #### 性能评估 由于题目限定 \( N \leq 100 \),因此 \( O(N^3) \) 的时间复杂度完全可以接受。此外,空间需求也较低,适合此类场景下的应用。 ---
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