图论-最短路径--3、SPFA算法O(kE)

SPFA算法O(kE)
主要思想是:
    初始时将起点加入队列。每次从队列中取出一个元素,并对所有与它相邻的点进行修改,若某个相邻的点修改成功,则将其入队。直到队列为空时算法结束。
    这个算法,简单的说就是队列优化的bellman-ford,利用了每个点不会更新次数太多的特点发明的此算法。
SPFA 在形式上和广度优先搜索非常类似,不同的是广度优先搜索中一个点出了队列就不可能重新进入队列,但是SPFA中一个点可能在出队列之后再次被放入队列,也就是说一个点修改过其它的点之后,过了一段时间可能会获得更短的路径,于是再次用来修改其它的点,这样反复进行下去。
算法时间复杂度:O(kE)E是边数。K是常数,平均值为2
 
算法实现:
    dis[i]记录从起点si的最短路径,w[i][j]记录连接ij的边的长度。pre[v]记录前趋。
    team[1..n]为队列,头指针head,尾指针tail
    布尔数组exist[1..n]记录一个点是否现在存在在队列中。
    初始化:d[s]=0,d[v]=∞(vs),memset(exist,false,sizeof(exist));
    起点入队team[1]=s; head=0; tail=1;exist[s]=true;
    do
    {1、头指针向下移一位,取出指向的点u
    2、exist[u]=false;已被取出了队列
    3、foru相连的所有点v  //注意不要去枚举所有点,用数组模拟邻接表存储
       if (d[v]>d[u]+w[u][v])
         {   d[v]=d[u]+w[u][v];
             pre[v]=u;
             if (!exist[v]) //队列中不存在v点,v入队。
               {         //尾指针下移一位,v入队;
                    exist[v]=true;
                 }
          }
    }
    while (head < tail);
循环队列:
  采用循环队列能够降低队列大小,队列长度只需开到2*n+5即可。例题中的参考程序使用了循环队列。
 
 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #define N 2010
 4 #include<cstring>
 5 using namespace std;
 6 int dis[N];  //起点到其他点的最短路径 
 7 int pre[N];  //前驱 
 8 int map[N][N];  //两点之间距离 
 9 int ans[N];  //输出 
10 int team[N];  //队列 
11 bool pd[N];  //判断是否在队列中 
12 int head,tail,n,m,from,to;  
13 void work(int a)
14 {
15     team[tail++]=a;
16     pre[a]=a;
17     dis[a]=0;
18     pd[a]=1;
19     while(head<tail)
20     {
21         int d=team[head];  //取出队首元素
22         for(int i=1;i<=n;++i)
23             if(map[d][i]!=0&&dis[i]>dis[d]+map[d][i])
24             {
25                 dis[i]=dis[d]+map[d][i];
26                 pre[i]=d;
27                 if(!pd[i])
28                 {
29                     team[++tail]=i;
30                     pd[i]=1;
31                 }
32             }
33         head++;
34         pd[d]=0;
35     }
36     printf("%d
",dis[to]);    
37 }
38 void print(int a,int b)
39 {
40     ans[1]=to;
41     int top=1;
42     int t=b;
43     while(t!=from)
44     {
45         t=pre[t];
46         ans[++top]=t;
47     }
48     for(int i=top;i>=2;--i)
49         printf("%d->",ans[i]);
50     printf("%d",ans[1]);
51 }
52 int main()
53 {
54     memset(dis,0x7f,sizeof(dis));  //初始化 
55     cin>>n>>m;
56     for(int i=1;i<=m;++i)
57     {
58         int x,y,q;
59         scanf("%d%d%d",&x,&y,&q);
60         map[x][y]=q;  //有向图 
61     }
62     cin>>from>>to;  //需要计算的两点 
63     work(from);
64     print(from,to);
65     return 0;
66 }
原文地址:https://www.cnblogs.com/mjtcn/p/6689624.html