SPFA 最短路 带负权边的---- 粗了解

　　SPFA(Shortest Path Faster Algorithm)是Bellman-Ford算法的一种队列实现，减少了不必要的冗余计算。

算法大致流程是用一个队列来进行维护。 初始时将源加入队列。 每次从队列中取出一个元素，并对所有与他相邻的点进行松弛，若某个相邻的点松弛成功，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——Shortest Path Faster Algorithm，它可以在O(kE)的时间复杂度内求出源点到其他所有点的最短路径，可以处理负边。SPFA的实现甚至比Dijkstra或者Bellman_Ford还要简单

SPFA可以处理负权边

定理: 只要最短路径存在，上述SPFA算法必定能求出最小值。

证明：

　　每次将点放入队尾，都是经过松弛操作达到的。换言之，每次的优化将会有某个点v的最短路径估计值d[v]变小。所以算法的执行会使d越来越小。由于我们假定图中不存在负权回路，所以每个结点都有最短路径值。因此，算法不会无限执行下去，随着d值的逐渐变小，直到到达最短路径值时，算法结束，这时的最短路径估计值就是对应结点的最短路径值。

期望的时间复杂度O(ke)， 其中k为所有顶点进队的平均次数，可以证明k一般小于等于2。

判断有无负环：

　　如果某个点进入队列的次数超过N次则存在负环（SPFA无法处理带负环的图）

/*********************************************/
//  d数组类似迪杰斯特拉的dis数组，记录起点到i点的局部最优解
//  c数组用来记录访问 i 点的次数
//  vis 记录是否在队列里面
//  用数组模拟邻接表存图，w数组为权值
/*********************************************/
bool spfa_bfs(int s) // s为图的起点
{
    queue <int> q; //  队列里存点
    memset(d,0x3f,sizeof(d));  
    memset(c,0,sizeof(c));
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    q.push(s);
    vis[s]=1;
    c[s]=1;
    d[s]=0;
    //顶点入队vis要做标记，另外要统计顶点的入队次数
    while(!q.empty())
    {
        int x;
        x=q.front();
        q.pop();
        vis[x]=0;
        //队头元素出队，并且消除标记
        for(int k=f[x]; k!=0; k=nnext[k]) //遍历顶点x的邻接表
        {
            int y=v[k];
            if( d[x]+w[k] < d[y]) //如果可以松弛
            {
                d[y]=d[x]+w[k];  //松弛
                if(!vis[y])  //顶点y不在队内  不要重复入队列
                {
                    vis[y]=1;    //标记
                    c[y]++;      //统计次数
                    q.push(y);   //入队
                    if(c[y]>NN)  //超过入队次数上限，说明有负环
                        return false;
                }
            }
        }
    }
    return true;
}

给出一道题目,练练手.

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本人AC代码:  仅供参考 ,不对的地方请指出

大致思路:

      用数组模拟邻接表存图,然后直接套模板.

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cctype>
#include <cmath>
#include <set>
#include <map>
#include <list>
#include <queue>
#include <deque>
#include <stack>
#include <string>
#include <bitset>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <stdlib.h>

using namespace std;
typedef long long LL;
const int INF=2e9+1e8;
const int MOD=1e9+7;
const int MAX_SIZE=1005;

int first[MAX_SIZE*2],nnext[MAX_SIZE*2];
int edge[MAX_SIZE*2][3],dist[MAX_SIZE],cnt[MAX_SIZE],vis[MAX_SIZE];
int V,E;
bool spfa_bfs(int start)
{
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    memset(cnt,0,sizeof(cnt));
    memset(dist,0xf3,sizeof(dist));
    queue<int>q;
    q.push(start);
    vis[start]=1;
    dist[start]=0;
    while(!q.empty())
    {
        start=q.front();
        q.pop();
        vis[start]=0;
        int k=first[start];
        while(k!=-1)
        {
            int terminal=edge[k][1];
            if(dist[terminal]<dist[start]+edge[k][2])
            {
                dist[terminal]=dist[start]+edge[k][2];
                if(!vis[terminal])
                {
                    q.push(terminal);
                    cnt[terminal]++;
                    vis[terminal]=1;
                    if(cnt[terminal]>V) return false;
                }
            }
            k=nnext[k];
        }
    }
    return true;
}
int main()
{
    // printf("sb
");
    int ncase;
    scanf("%d",&ncase);
    while(ncase--)
    {
        int i,j;
        scanf("%d %d",&V,&E);
        for(i=0; i<=1000; i++)
            first[i]=-1;
        for(i=0; i<E; i++)
        {
            int a,b,c,d,e,val1,val2;
            scanf("%d %d %d %d %d",&a,&b,&c,&d,&e);
            val1=d-c;
            val2=e-c;
            int xiaobiao=(i+1)*2-2;
            edge[xiaobiao][0]=a,edge[xiaobiao][1]=b,edge[xiaobiao][2]=val1;
            nnext[xiaobiao]=first[a];
            first[a]=xiaobiao;
            xiaobiao++;
            edge[xiaobiao][0]=b,edge[xiaobiao][1]=a,edge[xiaobiao][2]=val2;
            nnext[xiaobiao]=first[b];
            first[b]=xiaobiao;
        }
        int ans=spfa_bfs(0);
//        for(i=0;i<V;i++)
//            printf("%d ",dist[i]);
//        printf("
");

        if(!ans) printf("$$$
");
        else printf("%d
",dist[V-1]);
    }
    return 0;
}