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  • HDU 2680 Choose the best route (SPFA 算法求最短路径o(ke))

    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    #define MAX 9999999
    int visited[10000],dis[10000],map[1010][1010];
    int vertex,edge;
    int init()
    {
        int i,j;
        for(i=1;i<=vertex;i++)
            for(j=1;j<=vertex;j++)
        {
            if(i==j)map[i][j]=0;
            else map[i][j]=MAX;
        }
    }
    int SPFA(int start)
    {
        int q[10000],head=0,tail=1,i,x;
        memset(visited,0,sizeof(visited));
        for(i=1;i<=vertex;i++)
            dis[i]=MAX;
        dis[start]=0;visited[start]=1;
        q[head]=start;
        while(head<tail)
        {
            x=q[head++];
            visited[x]=0;
            for(i=1;i<=vertex;i++)
                if(dis[i]>map[x][i]+dis[x])//松弛操作,如果一个点被成功松弛了,那么它才可能松弛其他的边,否则关于它的最短路径没有改变,它到瓶颈了
                {
                    dis[i]=dis[x]+map[x][i];
                    if(!visited[i])//这个说明它没有在队列中
                    {
                        q[tail]=i;
                        visited[i]=1;
                        tail++;//入队,如果数据太大要用循环队列,或者链队列
                    }
                }
        }
    }
    int min(int a,int b)
    {
        return a<b?a:b;
    }
    int main()
    {
        int n,s,a[2010],i,x,y,cost;
        while(scanf("%d%d%d",&vertex,&edge,&s)!=EOF)
        {
            init();
            for(i=1;i<=edge;i++)
            {
                scanf("%d%d%d",&x,&y,&cost);
                if(map[y][x]>cost)//处理重边
                map[y][x]=cost;
            }
            SPFA(s);
            /*for(i=0;i<vertex;i++)
                printf("%d ",dis[i]);*/
            x=MAX;
            scanf("%d",&n);
            for(i=0;i<n;i++)
            {
                scanf("%d",&a[i]);
                x=min(x,dis[a[i]]);
            }
            printf("%d
    ",x>=MAX?-1:x);
        }
        return 0;
    }
    View Code

    http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2680

    SPFA算法:

    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:

    设Dist代表S到I点的当前最短距离,Fa代表S到I的当前最短路径中I点之前的一个点的编号。开始时Dist全部为+∞,只有Dist[S]=0,Fa全部为0。

    维护一个队列,里面存放所有需要进行迭代的点。初始时队列中只有一个点S。用一个布尔数组记录每个点是否处在队列中。

    每次迭代,取出队头的点v,依次枚举从v出发的边v->u,设边的长度为len,判断Dist[v]+len是否小于Dist[u],若小于则改进Dist[u],将Fa[u]记为v,并且由于S到u的最短距离变小了,有可能u可以改进其它的点,所以若u不在队列中,就将它放入队尾。这样一直迭代下去直到队列变空,也就是S到所有的最短距离都确定下来,结束算法。若一个点入队次数超过n,则有负权环。

    SPFA 在形式上和宽度优先搜索非常类似,不同的是宽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,也就是一个点改进过其它的点之后,过了一段时间可能本身被改进,于是再次用来改进其它的点,这样反复迭代下去。设一个点用来作为迭代点对其它点进行改进的平均次数为k,有办法证明对于通常的情况,k在2左右。

    SPFA算法(Shortest Path Faster Algorithm),也是求解单源最短路径问题的一种算法,用来解决:给定一个加权有向图G和源点s,对于图G中的任意一点v,求从s到v的最短路径。 SPFA算法是Bellman-Ford算法的一种队列实现,减少了不必要的冗余计算,他的基本算法和Bellman-Ford一样,并且用如下的方法改进: 1、第二步,不是枚举所有节点,而是通过队列来进行优化 设立一个先进先出的队列用来保存待优化的结点,优化时每次取出队首结点u,并且用u点当前的最短路径估计值对离开u点所指向的结点v进行松弛操作,如果v点的最短路径估计值有所调整,且v点不在当前的队列中,就将v点放入队尾。这样不断从队列中取出结点来进行松弛操作,直至队列空为止。 2、同时除了通过判断队列是否为空来结束循环,还可以通过下面的方法: 判断有无负环:如果某个点进入队列的次数超过V次则存在负环(SPFA无法处理带负环的图)。

    SPFA算法有两个优化算法 SLF 和 LLL: SLF:Small Label First 策略,设要加入的节点是j,队首元素为i,若dist(j)<dist(i),则将j插入队首,否则插入队尾。 LLL:Large Label Last 策略,设队首元素为i,队列中所有dist值的平均值为x,若dist(i)>x则将i插入到队尾,查找下一元素,直到找到某一i使得dist(i)<=x,则将i出对进行松弛操作。 SLF 可使速度提高 15 ~ 20%;SLF + LLL 可提高约 50%。 在实际的应用中SPFA的算法时间效率不是很稳定,为了避免最坏情况的出现,通常使用效率更加稳定的Dijkstra算法。

    自己写的模板:

    这题要注意,以终点为起点求解,所以边的端点要反向,注意单向道路

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/huzhenbo113/p/3286675.html
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