任意兩點間的最短路 Floyd及其本質

2022-05-16 21:24:03 字數 1990 閱讀 9707

我們知道在已知起點的情況下,求到其他任何一點的最短路是用dijkstra,那麼在乙個有向圖中,我們想知道任意兩點之間的最短路,我們就可以使用floyd,而且這個演算法表面看起來非常的簡單,就是乙個三重迴圈,如果這個圖有n個點,那麼複雜度為o(|n|3),**如下。

1

for(int k=0;k)

2for(int i=0;i)

3for(int j=0;j)

4 d[i][j]=min(d[i][j],d[i][k]+d[k][j]);

在複雜度這麼高的情況下,一般情況下如果不是板子題直接用的話肯定是會超時的,所以我們還是需要了解floyd是怎麼進行的,其實它的本質就是dp。

其實我從上面的**中不難看出floyd是採用狀態轉移的方式來更新各個點之間的距離的,而這個點就是k,即從i-j之間的最短路是否經過k點,不斷的更新從而取得最優解,下面我們詳細的說一下。

假設從頂點i出發,僅經由頂點vk=抵達頂點j的最短路徑成本為ak[i,j]。首先,a0[i,j]表示從i到j不經由其他任何頂點,所以其值就等於連線i,j邊的權值,如果不存在邊時其大小為正無窮,接下來是k=1,2,3,···,|n|的情況,我們需要通過ak-1來計算ak,那麼我們只需要考慮是否經過k點兩種情況。

如果經過k,則路徑會被分為i-k,k-j兩個路徑,而且這兩個路徑全都只經過vk-1,中的頂點,因此ak=ak-1[i,k]+ak-1[k,j]。

如果不經過k,那就意味著ak[i,j]只經過i,j及屬於vk-1中的頂點,所以ak[i,j]=ak-1[i,j];

綜上所知ak[i,j]=min(ak-1[i,j],ak-1[i,k]+ak-1[k,j])。

那麼我們接下來看這個題目

洛谷p1119災後重建

在這個題目中,圖的狀態是隨著時間而改變的,在不同的時刻的詢問下,任意兩點之間的最短路也會發生改變,如果每問一次就用一次floyd的話,毫無疑問的超時,那我們注意觀察題目可以發現,某乙個點能不能使用是隨著時間變化的,我們在前面提到過,floyd使用的點是根據k來變化的,及迴圈內部是用不到k+1及以後的點的,那麼因為它的詢問根據之間逐漸增加的,所以我們只要根據時間來不斷的從更新k內部的點即可。

下面是完整**

1 #include 2 #include 3 #include 

4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include

1011

using

namespace

std;

12#define ll long long

13static

const

int white=0;14

static

const

int gray=1;15

static

const

int black=2;16

static

const

int inf=(1

<<20

);17

intn,m,q;

18int time1[205

];19

int map[205][205

];20

void floyd(int

k)21

27int

main()

2838

for(int i=0;i<=n;i++)

39for(int j=0;j<=n;j++)

40 map[i][j]=((i==j)?0

:inf);

41for(int m=0;m)

4247 scanf("

%d",&q);

48for(int q=1;q<=q;q++)

4957

if(tinf)

58 printf("

-1\n");

59else

6063}64

return0;

65 }

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