POJ 3268 Silver Cow Party

本文介绍使用SPFA算法解决农场奶牛参加派对的最短路径问题,需两次运行SPFA算法来找到每头奶牛往返的最短时间和最长往返时间。
题目描述:
有N(1≤N≤1000)个农场,编号为1~N,每个农场有一头奶牛。这些奶牛将参加在#X(1≤X
≤N)号农场举行的派对。这N 个农场之间有M(1≤M≤100,000)条单向路,通过第i 条路将需要
花费Ti(1≤Ti≤100)单位时间。
每头奶牛必须走着去参加派对。派对开完以后,返回到它的农场。每头奶牛都很懒,所以总
是选择一条具有最短时间的最优路。每头奶牛的往返路线是不一样的,因为所有的路都是单向的。

对所有的奶牛来说,花费在去派对的路上和返回农场的最长时间是多少?


输入描述:
测试数据的格式为:第1 行为3 个整数N、M 和X;第2~M+1 行描绘了M 条单向路,其中
第i+1 描绘了第i 条路,为3 个整数Ai、Bi 和Ti,表示这条路是从Ai 农场通往Bi 农场,所需时间

为Ti。


输出描述:

输出占一行,为所有奶牛必须花费的最大时间。

Sample Input

4 8 2
1 2 4
1 3 2
1 4 7
2 1 1
2 3 5
3 1 2
3 4 4
4 2 3

Sample Output

10

Hint

Cow 4 proceeds directly to the party (3 units) and returns via farms 1 and 3 (7 units), for a total of 10 time units.

个人SPFA的第二题......对最短路有一定理解时,学新的算法也是很舒服的.......

本题需要求两次最短路,一次正向,一次反向...所以两次SPFA......感叹SPFA的高效啊~~~

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <queue>
# define MAX 1005
# define INF 0x7FFFFFFF
using namespace std;
struct node
{
    int e;
    int value;
};
int n,m,visit[MAX];

void spfa(int v0,int dist[],vector<node> edge[])//模版spfa
{
    int i;
    queue<int> q;
    for(i=1; i<=n; i++)
        dist[i] = INF;
    dist[v0] = 0;
    q.push(v0);
    visit[v0] = 1;
    while(! q.empty())
    {
        int t = q.front();
        q.pop();
        visit[t] = 0;
        for(i=0; i<edge[t].size(); i++)
        {
            int e = edge[t][i].e;
            int value = edge[t][i].value;
            if(dist[e] > dist[t] + value)
            {
                dist[e] = dist[t] + value;
                if(visit[e] == 0)
                {
                    q.push(e);
                    visit[e] = 1;
                }
            }
        }
    }
}

int main()
{
    int i,x,a,b,c;
    int dist1[MAX],dist2[MAX];//正反两次的最短距离
    vector<node> edge1[MAX];//正向边
    vector<node> edge2[MAX];//反向边
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&x);
    node tt;
    for(i=0; i<m; i++)//构造正反图
    {
        scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
        tt.e = b;
        tt.value = c;
        edge1[a].push_back(tt);
        tt.e = a;
        tt. value = c;
        edge2[b].push_back(tt);
    }
    //两次SPFA
    memset(visit,0,sizeof(visit));
    spfa(x,dist1,edge1);
    memset(visit,0,sizeof(visit));
    spfa(x,dist2,edge2);
    int max = -1;
    for(i=1; i<=n; i++)//选出最大值
    {
        if(max < dist1[i] + dist2[i] && dist1[i] != INF && dist2[i] != INF)
            max = dist1[i] + dist2[i];
    }
    printf("%d\n",max);
    return 0;
}

加油............................................!!!


### 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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