最短路之Floyd算法 (转)



1.介绍

  floyd算法只有五行代码,代码简单,三个for循环就可以解决问题,所以它的时间复杂度为O(n^3),可以求多源最短路问题。

2.思想:

  Floyd算法的基本思想如下:从任意节点A到任意节点B的最短路径不外乎2种可能,1是直接从A到B,2是从A经过若干个节点X到B。所以,我们假设Dis(AB)为节点A到节点B的最短路径的距离,对于每一个节点X,我们检查Dis(AX) + Dis(XB) < Dis(AB)是否成立,如果成立,证明从A到X再到B的路径比A直接到B的路径短,我们便设置Dis(AB) = Dis(AX) + Dis(XB),这样一来,当我们遍历完所有节点X,Dis(AB)中记录的便是A到B的最短路径的距离。

举个例子:已知下图,

081029zdxxq919ttqt8tu8.png

  如现在只允许经过1号顶点,求任意两点之间的最短路程,只需判断e[i][1]+e[1][j]是否比e[i][j]要小即可。e[i][j]表示的是从i号顶点到j号顶点之间的路程。e[i][1]+e[1][j]表示的是从i号顶点先到1号顶点,再从1号顶点到j号顶点的路程之和。其中i是1~n循环,j也是1~n循环,代码实现如下。

复制代码
for(i=1; i<=n; i++)
{
    for(j=1; j<=n; j++)
    {
        if ( e[i][j] > e[i][1]+e[1][j] )
            e[i][j] = e[i][1]+e[1][j];
    }
}
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  接下来继续求在只允许经过1和2号两个顶点的情况下任意两点之间的最短路程。在只允许经过1号顶点时任意两点的最短路程的结果下,再判断如果经过2号顶点是否可以使得i号顶点到j号顶点之间的路程变得更短。即判断e[i][2]+e[2][j]是否比e[i][j]要小,代码实现为如下。

复制代码
//经过1号顶点
for(i=1; i<=n; i++)
    for(j=1; j<=n; j++)
        if (e[i][j] > e[i][1]+e[1][j]) 
            e[i][j]=e[i][1]+e[1][j];
//经过2号顶点
for(i=1; i<=n; i++)
    for(j=1; j<=n; j++)
        if (e[i][j] > e[i][2]+e[2][j])  
            e[i][j]=e[i][2]+e[2][j];
复制代码

  最后允许通过所有顶点作为中转,代码如下:

for(k=1; k<=n; k++)
    for(i=1; i<=n; i++)
        for(j=1; j<=n; j++)
            if(e[i][j]>e[i][k]+e[k][j])
                e[i][j]=e[i][k]+e[k][j];

这段代码的基本思想就是:最开始只允许经过1号顶点进行中转,接下来只允许经过1和2号顶点进行中转……允许经过1~n号所有顶点进行中转,求任意两点之间的最短路程。与上面相同

3.代码模板:

复制代码
#include <stdio.h>
#define inf 0x3f3f3f3f
int map[1000][1000];
int main()
{
    int k,i,j,n,m;
    //读入n和m,n表示顶点个数,m表示边的条数
    scanf("%d %d",&n,&m);

    //初始化
    for(i=1; i<=n; i++)
        for(j=1; j<=n; j++)
            if(i==j)
                map[i][j]=0;
            else
                map[i][j]=inf;
    int a,b,c;
    //读入边
    for(i=1; i<=m; i++)
    {
        scanf("%d %d %d",&a,&b,&c);
        map[a][b]=c;//这是一个有向图
    }

    //Floyd-Warshall算法核心语句
    for(k=1; k<=n; k++)
        for(i=1; i<=n; i++)
            for(j=1; j<=n; j++)
                if(map[i][j]>map[i][k]+map[k][j] )
                    map[i][j]=map[i][k]+map[k][j];

    //输出最终的结果,最终二维数组中存的即使两点之间的最短距离
    for(i=1; i<=n; i++)
    {
        for(j=1; j<=n; j++)
        {
            printf("%10d",map[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}


有N个珠子,形状和大小相同,但重量不同。N是一个奇数,珠子标记为1,2,...,N。你的任务是找到重量为中位数的珠子(所有珠子中的((N + 1)/ 2))。对一些珠子进行以下比较: 
给出一个比例来比较珠子的重量。我们可以确定两个珠子之间哪一个比另一个重。结果,我们现在知道一些珠子比其他珠子重。我们要去除一些中等重量的珠子。 

例如,以下结果显示在M = 4和N = 5的M次比较后哪个珠更重。 
1.珠子2比珠子1重
 
。2.珠子4比珠子3重。3
 
.珠子5比珠子1重
 
。4.珠子4比珠子2重。

从以上结果可以看出,虽然我们无法确切确定珠粒的中位数,但我们知道珠粒1和珠粒4不可能具有中等重量:珠粒2,4,5比珠1重,珠子1,2,3比珠子4轻。因此,我们可以去除这两个珠子。 

写一个程序来计算不能有中等体重的珠子的数量。 

输入

输入文件的第一行包含一个整数t(1 <= t <= 11),即测试用例的数量,后面是每个测试用例的输入数据。每个测试用例的输入如下所示: 
第一行输入数据包含一个表示珠子数量的整数N(1 <= N <= 99),M表示比较的珠子对数量。在接下来的M行中,第一个珠比第二个珠重。 

产量

每个测试用例应该有一行。打印不可能具有中等重量的珠子的数量。

示例输入

1
5 4
2 1
4 3
5 1
4 2

示例输出

2

#include <iostream>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
using namespace std;
#define inf 0x3f3f3f3f
int map1[1000][1000];
int main()
{
    int k,i,j,n,m,ge=0,ge1=0,t;
    scanf("%d",&t);
    while(t--)
    {
        ge=0;
        ge1=0;
        //读入n和m,n表示顶点个数,m表示边的条数
        scanf("%d %d",&n,&m);
        //初始化
        for(i=1; i<=n; i++)
            for(j=1; j<=n; j++)
                if(i==j)
                    map1[i][j]=0;
                else
                    map1[i][j]=inf;
        int a,b,c;
        //读入边
        for(i=1; i<=m; i++)
        {
            scanf("%d %d",&a,&b);
            map1[a][b]=1;//这是一个有向图
            map1[b][a]=2;
        }
        //Floyd-Warshall算法核心语句
        for(k=1; k<=n; k++)
            for(i=1; i<=n; i++)
                for(j=1; j<=n; j++)
                {
                    if(map1[i][k]==1&&map1[k][j]==1)
                        map1[i][j]=1;
                    if(map1[i][k]==2&&map1[k][j]==2)
                        map1[i][j]=2;
                }
        //输出最终的结果,最终二维数组中存的即使两点之间的最短距离


        for(i=1; i<=n; i++)
        {
            ge=0;
            for(j=1; j<=n; j++)
            {
                if(map1[i][j]==1)
                    ge++;
            }
            if(ge>=(n+1)/2)
                ge1++;
            ge=0;
            for(j=1; j<=n; j++)
            {
                if(map1[i][j]==2)
                    ge++;
            }
            if(ge>=(n+1)/2)
                    ge1++;
        }
        printf("%d\n",ge1);
    }
    return 0;
}

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