蓝桥杯(算法训练)——最短路 SPFA算法

本文详细记录了从Floyd算法到SPFA算法的优化过程,用于解决有向图中可能存在负权边的最短路径问题。通过动态二维结构体数组和邻接表的优化,解决了内存占用和效率问题,最终实现了SPFA算法并得到蓝桥杯比赛的满分解决方案。

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算法描述

问题描述

给定一个n个顶点,m条边的有向图(其中某些边权可能为负,但保证没有负环)。请你计算从1号点到其他点的最短路(顶点从1到n编号)。

输入格式

第一行两个整数n, m。

接下来的m行,每行有三个整数u, v, l,表示u到v有一条长度为l的边。

输出格式

共n-1行,第i行表示1号点到i+1号点的最短路。

样例输入

3 3
1 2 -1
2 3 -1
3 1 2

样例输出

1
-2

数据规模与约定

对于10%的数据,n = 2,m = 2。

对于30%的数据,n <= 5,m <= 10。

对于100%的数据,1 <= n <= 20000,1 <= m <= 200000,-10000 <= l <= 10000,保证从任意顶点都能到达其他所有顶点。


思考过程

ps:整个代码优化了四次,在此按照思考过程记录全部优化过程,想直接看正解的拉到最后就行。

第一次:静态二维结构体数组,Floyd算法

找了之前的中国邮递员代码,修改成的。
结构体定义:

typedef struct
{
    int from;     // 边起点 
    int to;       // 边终点 
    int dis;      // 边距离 
}Edge;

typedef struct 
{
    int number;   // 标记位
    int cost;     // 结点间距
    int dis;      // 结点最近距离
}Node;

直接建立了200000*200000的Node map[MAX_NODE][MAX_NODE]来存放边的关系
数组过大,提交后内存显示1.12g,这里是否是内存泄漏或者内存超限还不清楚,按理说不应该飙到那么高,这里还存有疑问没有解决。
本次提交代码如下:

/*
    0v0 AUTHER:0_Re5et
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define MAX_NODE 10000 
#define INF 99999999 // 表示不连通 
#define min(a,b) ( (a) < (b) ? (a) : (b) )


typedef struct
{
    int from;     // 边起点 
    int to;       // 边终点 
    int dis;      // 边距离 
}Edge;

typedef struct 
{
    int number;   // 标记位
    int cost;     // 结点间距
    int dis;      // 结点最近距离
}Node;

int n, m;
Node map[MAX_NODE][MAX_NODE];   // 结点连接情况 
int point[MAX_NODE];            // 每个结点的度数
int total_edge;


void Floyd()
{
    int i, j, k;
    for(k=1; k<=n; k++)
    {
        for(i=1; i<=n; i++)
        {
            if(map[i][k].dis != INF)
            {

                for(j=1; j<=n; j++)
                {
                    if(map[k][j].dis != INF)
                    {
                        map[i][j].dis = min( map[i][j].dis, map[i][k].dis + map[k][j].dis );
                    }
                }
            }
        }
    }
}


int main()
{
    int i, j, k;
    int a, b, c;
    scanf("%d %d", &n, &m);

    // 初始化
    memset(point, 0, sizeof(point));
    for(i=1; i<=n; i++)
    {
        for(j=1; j<=n; j++)
        {
            map[i][j].cost = map[i][j].dis = INF;
        }
    }
    total_edge = 
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