POJ 1985 Cow Marathon(牛的锻炼,树的直径)

本文介绍了一种算法,用于解决寻找地图上两个最远农场间路径的问题。通过构建边和节点,利用广度优先搜索(BFS)两次遍历来找出树的最大直径。

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Description

After hearing about the epidemic of obesity in the USA, Farmer John wants his cows to get more exercise, so he has committed to create a bovine marathon for his cows to run. The marathon route will include a pair of farms and a path comprised of a sequence of roads between them. Since FJ wants the cows to get as much exercise as possible he wants to find the two farms on his map that are the farthest apart from each other (distance being measured in terms of total length of road on the path between the two farms). Help him determine the distances between this farthest pair of farms. 

Input

* Lines 1.....: Same input format as "Navigation Nightmare".

Output

* Line 1: An integer giving the distance between the farthest pair of farms. 

Sample Input

7 6
1 6 13 E
6 3 9 E
3 5 7 S
4 1 3 N
2 4 20 W
4 7 2 S

Sample Output

52

Hint

The longest marathon runs from farm 2 via roads 4, 1, 6 and 3 to farm 5 and is of length 20+3+13+9+7=52. 

Source



题意:

POJ 2631(点击查看) 差不多。这题目的大意就是,多让牛锻炼,保护好身体,不生病。

也就是给一些边,问哪两个节点的距离最大。


思路:
树的最大直径,相当于模板题,做了2631,这个就挺简单的了!


代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<queue>
using namespace std;
const int MYDD=110300;

int edgenum;//边的数目
int head[MYDD];//节点头指针
void init_edge() {
	edgenum=0;
	memset(head,-1,sizeof(head));
}

struct EDGE { //边的信息
	int u,v,w,next;
} edge[MYDD*2];
void addedge(int u,int v,int w) {//增加边信息
	EDGE Edge= {u,v,w,head[u]};//可以学习这种方法赋值
	edge[edgenum]=Edge;
	head[u]=edgenum++;
}

bool vis[MYDD];//记录节点的访问状态
int dis[MYDD];//记录节点所在直径的最大值
int Tnode,ans;
void BFS(int sx) {
	queue<int> Q;
	memset(vis,false,sizeof(vis));
	memset(dis,0,sizeof(dis));
	vis[sx]=true;
	Q.push(sx);
	Tnode=sx;
	ans=0;
	while(!Q.empty()) {
		int first=Q.front();
		Q.pop();
		for(int j=head[first]; j!=-1; j=edge[j].next) {
			int v=edge[j].v;
			if(!vis[v]) {
				if(dis[v]<edge[j].w+dis[first]) {
					dis[v]=edge[j].w+dis[first];
				}
				vis[v]=true;
				Q.push(v);
				if(ans<dis[v]) {
					ans=dis[v];
					Tnode=v;
				}
			}
		}
	}
}

int main() {
	int n,m;
	while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF) {
		init_edge();
		while(m--) {
			int u,v,w;
			char dd[4];
			scanf("%d%d%d%s",&u,&v,&w,dd);
			addedge(u,v,w);
			addedge(v,u,w);//再写成 u,v,w 试试 
		}
		BFS(1);
		BFS(Tnode);
		printf("%d\n",ans);
	}
}



后:

**************


### 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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