POJ2375 Cow Ski Area

本文介绍了一种利用强连通分量解决地图遍历问题的方法,通过建立高度图并运用Tarjan算法进行缩点处理,最终求解使任意两点可达所需的最小连接数量。

题意:给出一张地图,一只牛可以从高度大的地方走到高处小的地方,高度相同的地方随便走,问最少连接几个块,可以使牛从任何一个点走到任何一个点。。

强连通,建图很简单,就是同样高度建个双相边,有高度差是单向边(高度大到高度小),然后tarjan缩点,然后统计缩点之后每个点的入度和出度,统计出度为0和入度为0的点,取这两个中的最大值。。。如果强连通分量只有一个,整张图都是连通的,输出0。。

然后就是RE了。。。。discuss里说交C++,交了C++。。居然TLE。。。然后就郁闷了。。。最后把vector换成邻接表就过了900+ms...

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<stack>
using namespace std;
const int MAXN=510;
const int dir[4][2]={1,0,-1,0,0,1,0,-1};
int mp[MAXN][MAXN];
int n,m;
int sc_cnt,dfs_clock,sccno[MAXN*MAXN],pre[MAXN*MAXN],low[MAXN*MAXN];
stack<int> S;
struct EDGE
{
	int v,next;
}edge[MAXN*MAXN*8];
int head[MAXN*MAXN],size;
void init()
{
	memset(head,-1,sizeof(head));
	memset(sccno,0,sizeof(sccno));
	memset(pre,0,sizeof(pre));
	sc_cnt=dfs_clock=size=0;
}
void add_edge(int u,int v)
{
	edge[size].v=v;
	edge[size].next=head[u];
	head[u]=size++;
}
void tarjan(int u)
{
	low[u]=pre[u]=++dfs_clock;
	S.push(u);
	for(int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next)
	{
		int v=edge[i].v;
		if(!pre[v])
		{
			tarjan(v);
			low[u]=min(low[u],low[v]);
		}
		else if(!sccno[v])
		{
			low[u]=min(low[u],pre[v]);
		}
	}
	if(low[u]==pre[u])
	{
		sc_cnt++;
		while(1)
		{
			int x=S.top();
			S.pop();
			sccno[x]=sc_cnt;
			if(x==u)
				break;
		}
	}
}
int in[MAXN*MAXN],out[MAXN*MAXN];
int solve()
{
	int i,j,k;
	int u,v;
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		for(j=0;j<m;j++)
		{
			for(k=0;k<4;k++)
			{
				int nx=i+dir[k][0];
				int ny=j+dir[k][1];
				if(nx<0||ny<0||nx>=n||ny>=m)
					continue;
				u=i*m+j;
				v=nx*m+ny;
				if(mp[i][j]>=mp[nx][ny])
				{
					add_edge(u,v);
				}
				if(mp[i][j]<=mp[nx][ny])
				{
					add_edge(v,u);
				}
			}
		}
	}
	for(i=0;i<n*m;i++)
	{
		if(!pre[i])
			tarjan(i);
	}
	if(sc_cnt==1)
	{
		return 0;
	}
	memset(in,0,sizeof(in));
	memset(out,0,sizeof(out));
	for(u=0;u<n*m;u++)
	{
		for(i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next)
		{
			int v=edge[i].v;
			if(sccno[u]!=sccno[v])
			{
				out[sccno[u]]++;
				in[sccno[v]]++;
			}
		}
	}
	int a=0,b=0;
	for(i=1;i<=sc_cnt;i++)
	{
		if(!in[i])
			a++;
		if(!out[i])
			b++;
	}
	return max(a,b);
}
int main()
{
	int i,j;
	while(scanf("%d%d",&m,&n)==2)
	{
		init();
		for(i=0;i<n;i++)
		{
			for(j=0;j<m;j++)
			{
				scanf("%d",&mp[i][j]);
			}
		}
		printf("%d\n",solve());
	}
}


### 解题思路 POJ 3613 Cow Relays 问题要求计算在给定的图中,从起点到终点恰好经过 $k$ 条边的最短路径。常规的暴力解法,即每次走一步更新最短路径,时间复杂度为 $O(k * n^3)$,效率较低。可利用二进制思想和矩阵快速幂的方法,将时间复杂度优化到 $O(logK * n^3)$ [^2]。 具体思路如下: 1. **图的表示**:使用邻接矩阵来表示图,矩阵中的元素 `mat[i][j]` 表示从节点 `i` 到节点 `j` 的最短距离,初始值设为无穷大 `INF`。 2. **矩阵乘法的定义**:普通矩阵乘法是对应元素相乘再相加,而这里定义的矩阵乘法是对应元素相加再取最小值。即 `C.mat[i][j] = min(C.mat[i][j], A.mat[i][k] + B.mat[k][j])`,表示从节点 `i` 经过节点 `k` 到节点 `j` 的最短距离。 3. **矩阵快速幂**:通过不断地将矩阵自乘,利用二进制的思想,快速计算出经过 $k$ 条边的最短路径矩阵。 4. **节点编号映射**:由于节点编号可能不连续,使用一个数组 `f` 来将原始节点编号映射到连续的编号,方便矩阵操作。 ### 代码实现 以下是实现该算法的 C++ 代码: ```cpp #include <stdio.h> #include <string.h> #include <algorithm> #include <iostream> using namespace std; #define INF ((1<<30)-1) int n; struct matrix { int mat[201][201]; matrix() { for(int i = 0; i < 201; i++) for(int j = 0; j < 201; j++) mat[i][j] = INF; } }; int f[2001]; matrix mul(matrix A, matrix B) { matrix C; int i, j, k; for(i = 1; i <= n; i++) { for(j = 1; j <= n; j++) { for(k = 1; k <= n; k++) { C.mat[i][j] = min(C.mat[i][j], A.mat[i][k] + B.mat[k][j]); } } } return C; } matrix powmul(matrix A, int k) { matrix B; for(int i = 1; i <= n; i++) B.mat[i][i] = 0; while(k) { if(k & 1) B = mul(B, A); A = mul(A, A); k >>= 1; } return B; } int main() { matrix A; int k, t, s, e, a, b, c; scanf("%d%d%d%d", &k, &t, &s, &e); int num = 1; while(t--) { scanf("%d%d%d", &c, &a, &b); if(f[a] == 0) f[a] = num++; if(f[b] == 0) f[b] = num++; A.mat[f[a]][f[b]] = A.mat[f[b]][f[a]] = c; } n = num - 1; A = powmul(A, k); cout << A.mat[f[s]][f[e]] << endl; return 0; } ``` ### 代码解释 1. **结构体 `matrix`**:定义了一个矩阵结构体,用于存储图的邻接矩阵,构造函数将矩阵元素初始化为无穷大。 2. **函数 `mul`**:实现了自定义的矩阵乘法,计算两个矩阵相乘的结果。 3. **函数 `powmul`**:实现了矩阵快速幂,通过不断地将矩阵自乘,快速计算出经过 $k$ 条边的最短路径矩阵。 4. **主函数 `main`**:读取输入数据,将节点编号映射到连续的编号,初始化邻接矩阵,调用 `powmul` 函数计算经过 $k$ 条边的最短路径矩阵,最后输出从起点到终点的最短距离。
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