AcWing 1134 最短路計數

題目描述:

給出一個 N 個頂點 M 條邊的無向無權圖,頂點編號爲 1 到 N。

問從頂點 1 開始,到其他每個點的最短路有幾條。

輸入格式

第一行包含 2 個正整數 N,M,爲圖的頂點數與邊數。

接下來 M 行,每行兩個正整數 x,y,表示有一條頂點 x 連向頂點 y 的邊,請注意可能有自環與重邊。

輸出格式

輸出 N 行,每行一個非負整數,第 i 行輸出從頂點 1 到頂點 i 有多少條不同的最短路,由於答案有可能會很大,你只需要輸出對 100003 取模後的結果即可。

如果無法到達頂點 i 則輸出 0。

數據範圍

1≤N≤10^5,
1≤M≤2×10^5

輸入樣例:

5 7
1 2
1 3
2 4
3 4
2 3
4 5
4 5

輸出樣例:

1
1
1
2
4

分析:

本題類似於揹包問題的方案數,如果是求起點到終點所有的路徑條數,直接遍歷圖的同時統計下方案數即可。現在要求的是最短路徑的條數,因此應該在計算最短路徑的過程中使用動態規劃的思想去求解。本題中涉及的邊都是無權邊,或者說邊權都是1,因此可以直接用bfs來求最短路徑。

回憶下基本的BFS過程:將起點加入隊列,訪問位置爲true;當隊列非空時不斷取隊頭元素,將隊頭元素相鄰的訪問位爲false的點都加入到隊列中來,同時更新這些點的最短路徑。這意味着如果從a擴展到b點時,將b入隊了,然後即使從c點擴展到b點,並且這兩種擴展的路徑中b的最短路徑都是相同的,但是由於b由a擴展了已經入隊了,再次由c擴展到時不會再次入隊了,而統計方案數則要統計所有的最短路徑情況。因此,設d[i]爲目前起點到i點的最短路徑,cnt[i]是目前起點到i點最短路徑的條數,如果從上一點u向i點擴展,d[i] < d[u] + 1時,需要更新最短路徑長度,d[i] = d[u] + 1,並且此刻到i的最短路徑長度應該繼承到u的最短路徑條數,即cnt[i] = cnt[u];d[i] == d[u] + 1時,不需要更新最短路徑長度,但是需要將到u的最短路徑條數加到到i的最短路徑條數中,即cnt[i] += cnt[u]。

最短路徑長度和最短路徑條數更新的條件已經明確了,最後要明確的就是何時將節點加入到隊列中?從u擴展到i,但是d[u] + 1 > d[i],此時自然不用將i入隊;d[u] + 1 < d[i],這時候更新了i點的最短路徑長度,因此要將i入隊;那麼d[u] + 1 == d[i]時呢?此刻由於d[i]與d[u] + 1相等,必然已經經由其他點擴展過加入隊列了,而比d[i]更小的d[u]纔剛剛出隊,d[i]必然還在隊列中,因此不用再次將i入隊了。這樣一來,標誌數組st也就沒有必要設置了。

對於題目中的重邊和自環,重邊的存在有可能將最短路徑條數翻倍,自環的存在可以忽略,一個點走一遍自環會使得到起點的距離加上1,必然不是最短距離。總的代碼如下:

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <queue>
using namespace std;
const int N = 100005,M = 400005,mod = 100003;
int n,m,idx,h[N],e[M],ne[M];
int d[N],cnt[N];
queue<int> q;
void add(int a,int b){
    e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}
void bfs(){
    memset(d,0x3f,sizeof d);
    d[1] = 0;
    cnt[1] = 1;
    q.push(1);
    while(q.size()){
        int u = q.front();
        q.pop();
        for(int i = h[u];~i;i = ne[i]){
            int j = e[i];
            if(d[j] > d[u] + 1){
                cnt[j] = cnt[u];
                d[j] = d[u] + 1;
                q.push(j);
            }
            else if(d[j] == d[u] + 1)    cnt[j] = (cnt[j] + cnt[u]) % mod;
        }
    }
}
int main(){
    scanf("%d%d",&n,&m);
    memset(h,-1,sizeof h);
    int x,y;
    while(m--){
      scanf("%d%d",&x,&y);  
      add(x,y),add(y,x);
    }
    bfs();
    for(int i = 1;i <= n;i++)   cout<<cnt[i]<<endl;
    return 0;
}

 

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