相辅相成的求最单源短路径算法:(SPFA& dijkstra)

引用一位老oier的话:

一道题如果边权没有负数,那么一定是在卡SPFA。这时候就用到了堆优化的Dijkstra;

写在前面:
多打代码!
最好都掌握,灵活变通

SPFA:

主要用于稀疏图和有负权边的图上

参考blog:
https://blog.csdn.net/sxy201658506207/article/details/78779045

(前向星版)
注:起点为1

 1 #include <cstdio>
 2 #include <algorithm>
 3 
 4 #define MAXN 11111
 5 #define MAXM 222222
 6 #define INF 2000000000
 7 
 8 int n, m, cnt, ans;
 9 int q[MAXN];//队列 
10 int p[MAXN];//用于打印解 
11 int is_fuquan[MAXN];//用于判断负圈 
12 
13 int dis[MAXN], vis[MAXN]/*判断在不在队列中*/, head[MAXN];
14 
15 struct edge {
16     int  y, val, next;
17 }e[MAXM];//前向星 
18 
19 void add_edge(int x, int y, int val) {
20     cnt++;//边的个数加一 
21     e[cnt].y = y;
22     e[cnt].val = val;
23     e[cnt].next = head[x]; //当前边上一条同起点的边的编号为head[x] 
24     head[x] = cnt; //当前边为最后一条以x为起点的边的编号 
25     return ;
26 }
27 
28 int main() {
29     scanf("%d%d", &n, &m);
30     for(int i = 1; i <= m; i++) {
31         int x, y, z; 
32         scanf("%d%d%d", &x, &y, &z);
33         add_edge(x, y, z);//**双向边** 
34         add_edge(y, x, z);
35     }
36 
37     for(int i = 1; i <= n; i++) dis[i] = INF; //初始化 
38     int l = 1, r = 1;
39     q[1] = 1; //起点入队 
40     dis[1] = 0;  
41     vis[1] = 1; 
42     while(l <= r) {
43         int now = q[l];
44         l++;//更新队首 
45         vis[now] = 0; //注意不在队列中 要标记为0即 **重复入队**
46         for(int i = head[now]; i; i = e[i].next) { //遍历所有now的出边 (重点)
47             int y = e[i].y, val = e[i].val; 
48             if(dis[y] > dis[now] + val) { //看now所有出边的终点 是否 需要更新
49                 dis[y] = dis[now] + val; //更新长度 
50                 p[y] = i;//记录边
51                 if(vis[y] == 0) { //若终边不在队中 
52                     q[++r] = y;
53                     vis[y] = 1; //**y入队  标记为1** 
54                     if(++is_fuquan[y] > n) return 0;//这可以是其他题目中需要返回的值
55                      //这个就是用于发现负圈时及时退出(希望写在应该bool 值的SPFA函数中,然后返回false
56                      //因为 一个点在没有负环的情况下,最多只会有 n-1 个点与它相连
57                      //若有负环,这个便会一直for 所以这样做 
58                 }
59             } 
60         }
61     }
62     for(int i = 1; i <= n; i++)
63         printf("%d ", dis[i]);
64     return 0;
65 }

/*
4 6
1 2 2
2 3 2
2 4 1
1 3 5
3 4 3
1 4 4

dijkstra:

可以解不带负权边的图,在稠密图上有很好性能
参考blog:
ps:出自oier : https://www.cnblogs.com/jason2003/p/7222182.html
过程:
先建立一个dis数组,dis[i]表示第i号点到源点(1号点)的估计值, 然后我们在建立一个临界矩阵,叫做:map,map[i][j]=v表示从i到j这条边的权值是v, dis初始值除了源点本身都是无穷大。源点本身都是0. 我们用minn记录距离1号点最短的路径,留着以后会用。

开始第二次更新时: 以minn相当于把2当源点,求所有点到它的最短路,加上它到真正的源点(1号点)的距离,就是我们要求的最短路。

注:时时更新minn的值

代码:用邻接矩阵实现dijksra:

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int map[110][110];//这就是map数组,存储图
int dis[10010];//dis数组,存储估计值
int vis[10010];//vis[i]代表这个点有没有被当做源点去搜索过,1为有,0为没有。这样就不会重复搜索了。
int n,m;
void dijkstra(int u)//主函数,参数是源点编号
{
    memset(dis,88,sizeof(dis));//把dis数组附最大值(88不是十进制的88,其实很大)
    int start=u;//先从源点搜索
    book[start]=1;//标记源点已经搜索过
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        dis[i]=min(dis[i],map[start][i]);//先更新一遍
    }
    for(int i=1;i<=n-1;i++)
    {
        int minn=9999999;//这就是刚才所说的minn
        for(int j=1;j<=n;j++) {
        	if(vis[j]==0 && minn>dis[j])
            {
                minn=dis[j];
                start=j;
            }
		}//找到离源点最近的点,然后把编号记录下来,用于搜索。
        	
        vis[start]=1;        
        for(int j=1;j<=n;j++)
            dis[j]=min(dis[j],dis[start]+map[start][j]);//以新的点来更新dis。
    }
}
int main()
{
    cin>>n>>m;
    memset(map,88,sizeof(map));
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        map[a][b]=c;
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=n;j++)
            if(i==j)
                map[i][j]=0;
    dijkstra(1);//以1为源点。
    for(int i=1;i<=n;i++)
        cout<<dis[i]<<" ";
}

优化dijkstra:(堆)

朴素的这玩意貌似很慢大概O(n方),堆优化应该只是取dis最小快了…吧
出自我自己
// Luogu P4779

在这里插入图片描述

 1 #include <cstdio>
 2 #include <algorithm>
 3 #include <queue>
 4 using namespace std;
 5 #define MAXN 120000
 6 #define MAXM 233333
 7 #define INF 1000003647
 8 
 9 using namespace std;
10 
11 int n, m, S, cnt;
12 int head[MAXN], dis[MAXN], vis[MAXN];
13 
14 struct node {
15     int id, dis; //id表示点的编号  dis为在加入优先队列时的dis[id] 
16     node(int id = 0, int dis = 0) : id(id), dis(dis) {} //构造函数 
17     bool operator < (const node &x) const { //重载运算符                 //只有堆是这样的 
18         return dis > x.dis; //小根堆  注意  这里用>时  最后堆顶为dis最小的  和sort的comp相反 
19     }
20 };
21 
22 priority_queue <node> q; //优先队列   堆 
23 
24 struct edge { 
25     int y, val, next;
26 }e[MAXM];
27 
28 void add_edge(int x, int y, int val) { //链式前向星 加边 
29     e[++cnt].y = y;
30     e[cnt].val = val;
31     e[cnt].next = head[x];
32     head[x] = cnt;
33     return ;
34 }
35 //总是取最小的,无论它有没有被选 
36 //注:最开始初始化正无穷!!
37 //先放起点,并标记为已确定,再堆非空while(直到找完所有点的最短路) 
38 //取出堆顶,先看它是不是确定的,若不是,就直接确定下来 ,然后遍历它的出边,并更新终点dis值(需比较),再放入堆 
39 void dijkstra() {  
40     for(int i = 1; i <= n; i++) dis[i] = INF;//初始化 
41     q.push(node(S, 0)); //把起点加入 //加入编号&dis值 
42     dis[S] = 0; // 初始化 
43     while(!q.empty()) {
44         node tmp = q.top();//当前所有元素中dis最小的 //取出来的是个node 
45         q.pop(); //删除堆顶元素 
46         int now = tmp.id; //当前点编号 
47         if(vis[now]) continue; //若now为已确定元素(已知最短路的点) 则不执行下面语句 
48         vis[now] = 1; //标记为已确定 //因为是堆 所以直接是最短的 //所以没有必要再找一遍 
49         for(int i = head[now]; i; i = e[i].next) { //遍历边 
50             int y = e[i].y; 
51             if(dis[y] > tmp.dis + e[i].val) { //更新y的dis 
52                 dis[y] = tmp.dis + e[i].val;//dis[now] 和 tmp.dis不一定是一样的哦,有可能它已经更新为一个更小的值了
53                 q.push(node(y, dis[y])); //放入堆 
54             }
55         }
56     }
57     return ;
58 }
59 
60 int main() {
61     scanf("%d%d%d", &n, &m, &S);
62     for(int i = 1, x, y, z; i <= m; i++) {
63         scanf("%d%d%d", &x, &y, &z);
64         add_edge(x, y, z);
65     }
66     dijkstra();
67     for(int i = 1; i <= n; i++)
68         printf("%d ", dis[i]);
69 }

需要注意的是:存在负权环路的图中不存在最短路(路径可以一直减少),SPFA算法可以用来判断图中是否有负权环路

多源最短路出门下走至floyd

自己选择的路,跪着也要走完。
原文地址:https://www.cnblogs.com/tyner/p/10701709.html