[OJ] DS图—图的最短路径

该程序使用迪杰斯特拉算法解决图中从指定顶点到其他顶点的最短路径问题。输入包括图的邻接矩阵、顶点数量和起始顶点,输出是最短路径及距离。示例输入和输出展示了算法的运行过程。

DS图—图的最短路径

题目描述

给出一个图的邻接矩阵,输入顶点v,用迪杰斯特拉算法求顶点v到其它顶点的最短路径。
输入

第一行输入t,表示有t个测试实例

第二行输入顶点数n和n个顶点信息

第三行起,每行输入邻接矩阵的一行,以此类推输入n行

第i个结点与其它结点如果相连则为距离,无连接则为0,数据之间用空格

隔开。第四行输入v0,表示求v0到其他顶点的最短路径距离

以此类推输入下一个示例
输出

对每组测试数据,输出:

每行输出v0到某个顶点的最短距离和最短路径

每行格式:v0编号-其他顶点编号-最短路径值----[最短路径]。没有路径输出:v0编号-其他顶点编号–1。具体请参考示范数据
样例输入
2
5 0 1 2 3 4
0 5 0 7 15
0 0 5 0 0
0 0 0 0 1
0 0 2 0 0
0 0 0 0 0
0
6 V0 V1 V2 V3 V4 V5
0 0 10 0 30 100
0 0 5 0 0 0
0 0 0 50 0 0
0 0 0 0 0 10
0 0 0 20 0 60
0 0 0 0 0 0
V0
样例输出
0-1-5----[0 1 ]
0-2-9----[0 3 2 ]
0-3-7----[0 3 ]
0-4-10----[0 3 2 4 ]
V0-V1–1
V0-V2-10----[V0 V2 ]
V0-V3-50----[V0 V4 V3 ]
V0-V4-30----[V0 V4 ]
V0-V5-60----[V0 V4 V3 V5 ]

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
#include <stack>
#include <algorithm>
#include <map>
#include <unordered_map>
using namespace std;
class Node {
public:
	int loc, prev, cost;
	Node(int loc, int prev, int cost) :loc(loc), prev(prev), cost(cost) {
		;
	}
};
struct cmp {
	bool operator ()(Node a, Node b) {
		return a.cost > b.cost;
	}
};
int main() {
	int t;
	cin >> t;
	while (t--) {
		priority_queue<Node,vector<Node>,cmp> pq;
		int n;
		cin >> n;
		vector<int> visited(n, 0);
		vector<int> distance(n, 999999);
		unordered_map<int, int> check;
		vector<int> father(n, -1);
		vector<vector<int>> matrx(n, visited);
		for (int i = 0;i < n;i++) {
			for (int j = 0;j < n;j++) {
				cin >> matrx[i][j];
			}
		}
		int start = 0;
		cin >> start;
		int index = 0;
		cin >> index;
		pq.push({start,start,0});
		int counter = -1;
		int tmp = -1;
		vector<int> res;
		while (!pq.empty()) {
			Node cur = pq.top();
			pq.pop();
			if (visited[cur.loc])continue;
			counter++;
			if (counter == index) {
				tmp = cur.cost;
				res.push_back(cur.loc);
			}
			else if (cur.cost == tmp) res.push_back(cur.loc);
		//	cout <<"counter=:"<<counter<< "  index" << cur.loc << "   prev=" << cur.prev << "   cost=" << cur.cost << endl;
			
			visited[cur.loc] = 1;
			father[cur.loc] = cur.prev;
			distance[cur.loc] = cur.cost;
			check[cur.cost] = cur.loc;
			for (int i = 0;i < n;i++) {
				if (visited[i]) continue;
				else if (matrx[cur.loc][i] != 0) {
					pq.emplace(i, cur.loc, cur.cost + matrx[cur.loc][i]);
				}
			}
			
		}
		sort(res.begin(), res.end());
		for (auto it : res) {
			if (it != *res.begin()) {
				cout << " ";
			}
			cout << it;
		}
		cout << endl;
		
	}
}
```cpp
在这里插入代码片

### 东华OJ 颜色交替 最短路径算法 解题思路 颜色交替的最短路径问题通常涉及一个,其中节点或边有不同的颜色限制。解题的核心在于如何结合颜色交替的约束条件与最短路径算法(如BFS、Dijkstra等)进行求解。以下是详细的解题思路: #### 1. 问题建模 将迷宫或中的每个位置视为节点,并根据颜色交替的规则构建。如果当前节点的颜色为红色,则只能移动到蓝色节点;反之亦然。这种约束可以通过扩展状态空间来实现。 - **状态定义**:除了记录当前位置外,还需要记录当前所处的颜色状态。例如,使用二元组 `(x, y, color)` 表示当前位于 `(x, y)` 且上一步经过的颜色为 `color`。 - **转移规则**:从当前状态 `(x, y, color)` 可以转移到与其相邻且颜色不同的节点 `(x', y', !color)`。 #### 2. 算法选择 由于需要寻找最短路径,可以优先考虑广度优先搜索(BFS)。BFS能够保证在无权中找到最短路径[^1]。 - **初始化**:从起点 `(sx, sy, initial_color)` 开始,将其加入队列,并标记为已访问。 - **队列元素**:队列中的每个元素应包含当前节点的位置和颜色状态。 - **终止条件**:当队列中的某个状态到达目标节点时,停止搜索并返回路径长度。 #### 3. 实现细节 以下是一个基于BFS的颜色交替最短路径算法的伪代码实现: ```python from collections import deque def shortest_alternating_path(grid, start, end): # 定义方向数组 (上、下、左、右) directions = [(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)] rows, cols = len(grid), len(grid[0]) visited = [[[False for _ in range(2)] for _ in range(cols)] for _ in range(rows)] queue = deque() queue.append((start[0], start[1], grid[start[0]][start[1]], 0)) # 初始状态 (x, y, color, steps) visited[start[0]][start[1]][grid[start[0]][start[1]]] = True while queue: x, y, color, steps = queue.popleft() if (x, y) == end: return steps for dx, dy in directions: nx, ny = x + dx, y + dy if 0 <= nx < rows and 0 <= ny < cols and grid[nx][ny] != color: # 颜色交替检查 next_color = grid[nx][ny] if not visited[nx][ny][next_color]: visited[nx][ny][next_color] = True queue.append((nx, ny, next_color, steps + 1)) return -1 # 如果无法到达终点,返回 -1 ``` #### 4. 关键点分析 - **颜色交替约束**:通过在状态中引入颜色维度,确保每次移动都符合颜色交替的要求。 - **多源多目标**:如果问题涉及多个起点或终点,可以在初始化时将所有起点加入队列。 - **复杂度**:假设中有 `n` 个节点,每个节点最多有 `m` 条边,则时间复杂度为 \(O(n \times m)\),空间复杂度为 \(O(n \times m)\)[^1]。 #### 5. 特殊情况处理 - 如果起点和终点颜色相同且之间没有其他节点满足颜色交替条件,则直接返回 `-1`。 - 如果中存在孤立节点或不连通区域,需提前判断是否可达。 --- ###
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