SSL 2344 洛谷 2835 信息学奥赛一本通 1383 刻录光盘#floyd,tarjan,kosaraju#

本文介绍了三种不同的算法:Floyd结合并查集、Kosaraju和Tarjan,用于解决图论中寻找连通块数量的问题。每种算法都提供了完整的C++实现代码,并附带了解析。

洛谷请关掉优化


题目

求有多少个连通块


分析

floyd+并查集


floyd代码

#include <cstdio>
#include <cctype>
#include <cstring>
using namespace std;
int n,m,ans,f[201],x; bool v[201],a[201][201];
int in(){
	int ans=0; char c=getchar();
	while (!isdigit(c)) c=getchar();
	while (isdigit(c)) ans=ans*10+c-48,c=getchar();
	return ans;
}
int main(){
	n=in();
	for (int i=1;i<=n;i++) while (x=in(),x) a[i][x]=1; 
	for (int k=1;k<=n;k++)
	for (int i=1;i<=n;i++)
	for (int j=1;j<=n;j++)
	a[i][j]=a[i][j]||(a[i][k]&&a[k][j]);//图的连通性
	for (int i=1;i<=n;i++) f[i]=i;
	for (int i=1;i<=n;i++)
	for (int j=1;j<=n;j++)
	f[j]=(a[i][j])?f[i]:f[j];//连通吗
	for (int i=1;i<=n;i++) if (f[i]==i) ans++;//并查集 
	printf("%d",ans);
	return 0;
}

分析

kosaraju

#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
int n,m,ans,f[201],x; bool v[201],a[201][201];
void dfs1(int x){
    v[x]=1;
    for (int i=1;i<=n;i++)
    if (a[x][i]&&!v[i]) dfs1(i);
    f[++m]=x;//记录退出的顺序
}
void dfs2(int x){
    v[x]=1;
    for (int i=1;i<=n;i++)
    if (a[x][i]&&!v[i]) dfs2(i);
}
int main(){
    scanf("%d",&n);
    for (int i=1;i<=n;i++) while (scanf("%d",&x),x) a[i][x]=1; 
    for (int i=1;i<=n;i++) if (!v[i]) dfs1(i); memset(v,0,sizeof(v));
    for (int i=m;i>=1;i--) if (!v[f[i]]) ans++,dfs2(f[i]);//拓扑排序过
    printf("%d",ans);
    return 0;
}

分析

tarjan

#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
struct node{
	int x,y,next;
}e[20363]; 
int n,m,ans,f[201],rd[201],g,k,ls[201],low[201];
int color[201],tim,cnum,dfn[201],sta[201],top; bool v[201];
void tarjan(int x){
	dfn[x]=low[x]=++tim;
	sta[++top]=x; v[x]=1;
	int t=ls[x];
	while (t){
		if (!dfn[e[t].y]){//没有被访问过
			tarjan(e[t].y);
			low[x]=(low[x]>low[e[t].y])?low[e[t].y]:low[x];
		}
		else if (v[e[t].y]) //走过
		low[x]=(low[x]>low[e[t].y])?low[e[t].y]:low[x];
		t=e[t].next;
	}
	if (dfn[x]==low[x]){//形成连通图
		v[x]=0;
		color[x]=++cnum;
		do{
			v[sta[top]]=0;
			color[sta[top]]=cnum;
		}
		while(sta[top--]!=x);//出栈
	}
}
int main(){
    scanf("%d",&n);
    for (int i=1;i<=n;i++) 
	while (scanf("%d",&g),g) 
	e[++k].x=i,e[k].y=g,e[k].next=ls[e[k].x],ls[e[k].x]=k; //邻接表
    for (int i=1;i<=n;i++) if (!dfn[i]) tarjan(i); //没有被访问过
    for (int i=1;i<=k;i++) if (color[e[i].x]!=color[e[i].y]) rd[color[e[i].y]]++;//不经过
    for (int i=1;i<=cnum;i++) if (!rd[i]) ans++;//入度为0
    printf("%d",ans);
    return 0;
}
### 解决方案 以下是基于 Floyd 算法的信息学奥赛一本 OJ 平台 1421 题的 C++ 实现代码。此代码实现了多源最短路径问题,能够正确处理带权重的有向图中的顶点间距离计算。 #### Floyd 算法核心逻辑 Floyd 算法过动态更新邻接矩阵的方式找到任意两点之间的最短路径。其时间复杂度为 \(O(n^3)\),适用于较小规模的数据集[^2]。 ```cpp #include <iostream> #include <climits> // 使用 INT_MAX 表示无穷大 using namespace std; const int MAXN = 105; // 假设节点数量不超过 100 int dist[MAXN][MAXN]; // 邻接矩阵存储每一对节点的距离 void floyd(int n) { for (int k = 1; k <= n; ++k) { // 中介点 for (int i = 1; i <= n; ++i) { // 起始点 for (int j = 1; j <= n; ++j) { // 终点 if (dist[i][k] != INT_MAX && dist[k][j] != INT_MAX && dist[i][k] + dist[k][j] < dist[i][j]) { dist[i][j] = dist[i][k] + dist[k][j]; } } } } } int main() { int n, m; cin >> n >> m; // 输入节点数和边的数量 // 初始化邻接矩阵 for (int i = 1; i <= n; ++i) { for (int j = 1; j <= n; ++j) { if (i == j) dist[i][j] = 0; // 自己到自己的距离为 0 else dist[i][j] = INT_MAX; // 初始状态表示不可达 } } // 输入边及其权重 for (int i = 0; i < m; ++i) { int u, v, w; cin >> u >> v >> w; // 边 (u,v) 的权重为 w dist[u][v] = min(dist[u][v], w); // 可能存在重边,取最小值 } // 执行 Floyd 算法 floyd(n); // 输出结果 for (int i = 1; i <= n; ++i) { for (int j = 1; j <= n; ++j) { if (dist[i][j] == INT_MAX) cout << "INF "; // 不可达的情况输出 INF else cout << dist[i][j] << ' '; } cout << endl; } return 0; } ``` 上述代码中,`floyd` 函数负责执行三重循环的核心部分,逐步更新 `dist` 数组以记录当前已知的最短路径长度。输入阶段需注意初始化以及可能存在的重复边情况。 --- ### 注意事项 - **数组初始化**:在使用前务必对二维数组进行初始化,防止未定义行为的发生。 - **边界条件**:当某些节点之间不存在路径时,应将其标记为 `INT_MAX` 或其他特殊值来表示不可达。 - **性能优化**:对于大规模数据,建议考虑更高效的单源或多源最短路径算法(如 Dijkstra 或 SPFA),尽管它们的应用场景有所不同[^1]。 ---
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