本目總結常見的圖算法。
kruskal
構造mst,按邊從小到大遍歷,如果邊的響鈴節點位於不同的集合,那麼該邊是mst當中的一條邊。這個地方需要並查集的知識。
- 題目:[jobdu-1017]
- 代碼
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define N 100
int tree[N + 8];
struct Edge {
int u;
int v;
int w;
Edge() {}
Edge( int uu, int vv, int ww ) : u(uu), v(vv), w(ww) {}
bool operator<( const Edge& rhs ) const {
return w< rhs.w;
}
};
typedef std::vector<Edge> EdgeList;
int find_root(int x){
if( tree[x] == -1 ) return x;
else{
int tmp = find_root( tree[x] );
tree[x] = tmp;
return tmp;
}
}
int main( void ){
int n = 0;
while( std::cin >> n, n ){
EdgeList edge_list;
for( int i = 1; i <= n; ++i ) tree[i] = -1;
for( int i = 0; i < n*(n-1)/2; ++i ){
int u, v, w;
std::cin >> u >> v >> w;
Edge edge(u, v, w);
edge_list.push_back(edge);
}
std::sort( edge_list.begin(), edge_list.end() );
int ans = 0;
int n = edge_list.size();
for(int i = 0; i < n; ++i){
int uu = edge_list[i].u;
int vv = edge_list[i].v;
int ww = edge_list[i].w;
int a = find_root(uu);
int b = find_root(vv);
if( a == b ) continue;
else{
ans += ww;
tree[a] = b;
}
}
std::cout << ans << std::endl;
}
return 0;
}
dijkstra
基於路徑長度依次遞增,所以w > 0
- 題目:[jobdu-1447]
- 代碼
#include <iostream>
#include <vector>
#include <limits.h>
#define N 100
struct Edge {
int node;
int weight;
Edge() {}
Edge( int n, int w ) : node(n), weight(w) {}
};
typedef std::vector<Edge> EdgeList;
EdgeList adj_list[N + 8];
int d[N+8];
int flag[N+8];
int dijk( int n, int s, int t );
void relax( int u, int v, int w );
int main( void ){
int n,m;
while(std::cin >> n >> m){
if( !n && !m ) break;
for( int i = 1; i <= n; ++i ) adj_list[i].clear();
for( int i = 0; i < m; ++i ){
int u,v,w;
std::cin >> u >> v >> w;
Edge edge(v,w);
adj_list[u].push_back(edge);
Edge edge1(u,w);
adj_list[v].push_back(edge1);
}
int ans = dijk( n, 1, n );
std::cout << ans << std::endl;
}
return 0;
}
int dijk( int n, int s, int t ){
for( int i = 1; i <= n; ++i ){
d[i] = INT_MAX;
}
d[s] = 0;
for( int i = 1; i <= n; ++i ) flag[i] = 0;
int cnt = n;
while(cnt--){
int u;
int min = INT_MAX;
for( int i = 1; i <= n; ++i ){
if( flag[i] ) continue;
if( d[i] < min ){
u = i;
min = d[i];
}
}
flag[u] = 1;
if( u == t ) break;
int sz = adj_list[u].size();
for( int k = 0; k < sz; ++k ){
int v = adj_list[u][k].node;
int w = adj_list[u][k].weight;
relax(u, v, w);
}
}
return d[t];
}
void relax( int u, int v, int w ){
if( d[u] + w < d[v] )
d[v] = d[u] + w;
}
bellman-ford
需要注意的是,bellman-ford的基本思路是按照層次依次鬆弛的做法。而dijk則是按照路徑長度依次遞增。整體思路不同。
bellman-ford之所以要鬆弛V-1次,原因在於,圖最長的一條路徑是他退化成鏈表的情形。此時N個頂點的圖,最長的邊爲N-1。每次,鬆弛所有邊。
如果,鬆弛完所有層次之後。
再鬆弛依次發現還可以鬆弛,那麼證明,這個圖當中存在負邊。
- 題目:同上
- 代碼
#include <iostream>
#include <vector>
#include <limits.h>
#define N 100
struct Edge {
int node;
int weight;
Edge() {}
Edge( int n, int w ) : node(n), weight(w) {}
};
typedef std::vector<Edge> EdgeList;
EdgeList adj_list[N + 8];
int d[N+8];
int bellman_ford( int n, int s, int t );
void relax( int u, int v, int w );
int main( void ){
int n,m;
while(std::cin >> n >> m){
if( !n && !m ) break;
for( int i = 1; i <= n; ++i ) adj_list[i].clear();
for( int i = 0; i < m; ++i ){
int u,v,w;
std::cin >> u >> v >> w;
Edge edge(v,w);
adj_list[u].push_back(edge);
Edge edge1(u,w);
adj_list[v].push_back(edge1);
}
int ans = bellman_ford( n, 1, n );
std::cout << ans << std::endl;
}
return 0;
}
int bellman_ford( int n, int s, int t ){
for(int i = 1; i <= n; ++i) d[i] = INT_MAX;
d[s] = 0;
for( int cnt = 0; cnt < n-1; ++cnt ){ // V-1
// relax every edge
for( int u = 1; u <= n; ++u ){
int sz = adj_list[u].size();
for( int k = 0; k < sz; ++k ){
int v = adj_list[u][k].node;
int w = adj_list[u][k].weight;
relax(u, v, w);
}
}
}
for( int u = 1; u <= n; ++u ){
int sz = adj_list[u].size();
for( int k = 0; k < sz; ++k ){
int v = adj_list[u][k].node;
int w = adj_list[u][k].weight;
if( d[u] + w < d[v] )
return -1;
}
}
return d[t];
}
void relax( int u, int v, int w ){
if( d[u] + w < d[v] )
d[v] = d[u] + w;
}
spfa
大體的思想來自於bellman-ford,但是,每次只是鬆弛有效的邊,不用鬆弛所有的邊。這是他的主要思想。
增加了兩個數據結構:
visited[v],表示v這個節點是否在隊列中
count[v],表示v的入隊次數,如果超過N-1次。存在負邊,比如只有兩個頂點的圖,存在兩條邊,有一條是負的。存在這種情形。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <limits.h>
#include <queue>
#define N 100
struct Edge {
int node;
int weight;
Edge() {}
Edge( int n, int w ) : node(n), weight(w) {}
};
typedef std::vector<Edge> EdgeList;
EdgeList adj_list[N + 8];
int d[N+8];
int visited[N+8]; // in the queue or not
int count[N+8];
int spfa( int n, int s, int t );
int main( void ){
int n,m;
while(std::cin >> n >> m){
if( !n && !m ) break;
for( int i = 1; i <= n; ++i ) adj_list[i].clear();
for( int i = 0; i < m; ++i ){
int u,v,w;
std::cin >> u >> v >> w;
Edge edge(v,w);
adj_list[u].push_back(edge);
Edge edge1(u,w);
adj_list[v].push_back(edge1);
}
int ans = spfa( n, 1, n );
std::cout << ans << std::endl;
}
return 0;
}
int spfa( int n, int s, int t ){
for(int i = 1; i <= n; ++i) d[i] = INT_MAX;
d[s] = 0;
for( int i = 1; i <= n; ++i ){ visited[i] = 0; count[i] = 0; }
std::queue<int> que;
que.push(s);
visited[s] = 1;
count[s] += 1;
while( !que.empty() ){
int u = que.front();
que.pop();
visited[u] = 0;
int sz = adj_list[u].size();
for( int k = 0; k < sz; ++k ){
int v = adj_list[u][k].node;
int w = adj_list[u][k].weight;
if( d[u] + w < d[v] ){
d[v] = d[u] + w;
if( visited[v] == 0 ){
que.push(v);
visited[v] = 1;
count[v] += 1;
if( count[v] > n-1 )
return -1;
}
}
}
}
return d[t];
}
topsort
拓撲排序是這樣一種頂點序列,如果vi到vj存在一條邊,那麼vi排在vj的前面。具體的做法是每次尋找度爲0的點,然後刪除這些點所指向的邊。重複n次或者指導沒有度爲0的點可以刪除。
拓撲排序之所以可能存在多種的情形在於,度爲0的點選擇不同。
- 題目: [jobdu-1448]
- 代碼
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#define N 100
typedef std::vector<int> EdgeList;
EdgeList adj_list[N + 8];
int indegree[N + 8];
int main( void ){
int n, m;
while( std::cin >> n >> m ){
if( !n && !m ) break;
for( int i = 0; i < n; ++i ){ adj_list[i].clear(); indegree[i] = 0; }
for( int i = 0; i < m; ++i ){
int u,v;
std::cin >> u >> v;
adj_list[u].push_back(v);
++indegree[v];
}
std::queue<int> q;
for( int i = 0; i < n; ++i ){
if( !indegree[i] )
q.push(i);
}
int cnt = 0;
while(!q.empty()){
int u = q.front();
q.pop();
++cnt;
int sz = adj_list[u].size();
for( int k = 0; k < sz; ++k ){
int v = adj_list[u][k];
--indegree[v];
if( !indegree[v] ) q.push(v);
}
}
if( cnt == n ) std::cout << "YES" << std::endl;
else std::cout << "NO" << std::endl;
}
return 0;
}