【SSL1693】USACO 3.2 Sweet Butter 香甜的黄油【SPFA模板】【Floyed优化】

Description

农夫John发现做出全威斯康辛州最甜的黄油的方法:糖。把糖放在一片牧场上,他知道N(1<=N<=500)只奶牛会过来舔它,这样就能做出能卖好价钱的超甜黄油。当然,他将付出额外的费用在奶牛上。
  农夫John很狡猾。像以前的Pavlov,他知道他可以训练这些奶牛,让它们在听到铃声时去一个特定的牧场。他打算将糖放在那里然后下午发出铃声,以至他可以在晚上挤奶。
  农夫John知道每只奶牛都在各自喜欢的牧场(一个牧场不一定只有一头牛)。给出各头牛在的牧场和牧场间的路线,找出使所有牛到达的路程和最短的牧场(他将把糖放在那)

Input

第一行: 三个数:奶牛数N,牧场数(2<=P<=800),牧场间道路数C(1<=C<=1450)
第二行到第N+1行: 1到N头奶牛所在的牧场号
第N+2行到第N+C+1行: 每行有三个数:相连的牧场A、B,两牧场间距离D(1<=D<=255),当然,连接是双向的

Output

一行 输出奶牛必须行走的最小的距离和

Sample Input

3 4 5
2
3
4
1 2 1
1 3 5
2 3 7
2 4 3
3 4 5
样例图形 (仅供参考)
P2
P1 @–1--@ C1
\ |
\ |
5 7 3
\ |
| \ C3
C2 @–5--@
P3 P4

Sample Output

8
{说明:放在4号牧场最优 }

分析

这是一道SPFA模板题!

主要思想&算法详解

SPFA是Bellman-Ford算法的一种队列实现,减少了不必要的冗余计算。

SPFA 在形式上和广度优先搜索非常类似,不同的是广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,也就是说一个点修改过其它的点之后,过了一段时间可能会获得更短的路径,于是再次用来修改其它的点,这样反复进行下去。
算法时间复杂度:O(kE),E是边数。K是常数,平均值为2。
这个算法同样可用于有负权边的情况之中。此外,该算法也可以用来判断负权环,具体方法就是如果某一个点入队超过n次,那么判断有负权环。
本题要用邻接表!

上代码时间!

1.超级剪枝Floyed

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cmath>
using namespace std;
int n,m,ans,k,d[900][900],a[1000],minn=0x3f3f3f3f;
int main()
{
	cin>>n>>m>>k;
	memset(d,0x3f,sizeof(d));
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
		d[i][i]=0;
	}
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		d[i][i]=0;
	}
	for(int i=1;i<=k;i++)
	{
		int x,y,z;
		cin>>x>>y>>z;
		d[x][y]=d[y][x]=z;
	}
	for(int k=1;k<=m;k++)
	{
		for(int i=1;i<=m;i++)
		{
			for(int j=1;j<=i;j++)
			{
				if(d[i][j]>d[i][k]+d[k][j])
				{
					d[j][i]=d[i][j]=d[i][k]+d[k][j];
				}
			}
		}
	}
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		ans=0;
		for(int j=1;j<=n;j++)
		{
			ans+=d[i][a[j]];
		}
		minn=min(minn,ans);
	}
	cout<<minn;
	return 0;
}

2.标准SPFA模板

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
int d[100010],n,m,q,dis[1000][1000],hd[100001],tot;
int v[100001],p[10001];
struct node
{
	int x,y,next,w;
}a[100001];
void add(int x,int y,int z)
{
	tot++;
	a[tot].x=x;
	a[tot].y=y;
	a[tot].w=z;
	a[tot].next=hd[x];
	hd[x]=tot;
}
void spfa(int x)
{
	memset(v,0,sizeof(v));
	dis[x][x]=0;
	v[x]=1;
	p[1]=x;
	int h=0,t=1;
	while(h<t)
	{
		h++;
		int x1=p[h];
		for(int j=hd[x1];j;j=a[j].next)
		{
			if(dis[x][a[j].y]>dis[x][x1]+a[j].w)
			{
				dis[x][a[j].y]=dis[x][x1]+a[j].w;
				if(v[a[j].y]==0)
				{
					t++;
					v[x1]=1;
					p[t]=a[j].y;
				}
			}
		}
		v[x1]=0;
	}
}
int main()
{
	memset(dis,100,sizeof(dis));
	cin>>q>>n>>m;
	for(int i=1;i<=q;i++)
	{
		cin>>d[i];
	}
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		int x,y,z;
		cin>>x>>y>>z;
		add(x,y,z);
		add(y,x,z);
	}
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		spfa(i);
	}
	int minn=0x3f3f3f3f,k;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		int maxx=0;
		for(int j=1;j<=q;j++)
		{
			maxx+=dis[d[j]][i];
		}
		if(maxx<minn)
		{
			minn=maxx;
			k=i;
		}
	}
	cout<<minn;
	return 0;
} 

3.STL+SPFA升级版

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<queue>
using namespace std;
int d[10010],n,m,q,dis[2000][2000],hd[10001],tot;
int v[10001],p[10001];
struct node
{
	int x,y,next,w;
}a[100001];
void add(int x,int y,int z)
{
	tot++;
	a[tot].x=x;
	a[tot].y=y;
	a[tot].w=z;
	a[tot].next=hd[x];
	hd[x]=tot;
}
void spfa(int x)
{
	queue<int>p;
	memset(v,0,sizeof(v));
	dis[x][x]=0;
	v[x]=1;
	p.push(x); 
	int h=0,t=1;
	while(!p.empty())
	{
		int x1=p.front();p.pop();
		for(int j=hd[x1];j;j=a[j].next)
		{
			if(dis[x][a[j].y]>dis[x][x1]+a[j].w)
			{
				dis[x][a[j].y]=dis[x][x1]+a[j].w;
				if(v[a[j].y]==0)
				{
				    v[x1]=1;
				    p.push(a[j].y); 
				}
			}
		}
		v[x1]=0;
	}
}
int main()
{
	memset(dis,100,sizeof(dis));
	cin>>q>>n>>m;
	for(int i=1;i<=q;i++)
	{
		cin>>d[i];
	}
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		int x,y,z;
		cin>>x>>y>>z;
		add(x,y,z);
		add(y,x,z);
	}
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		spfa(i);
	}
	int minn=0x3f3f3f3f,k;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		int maxx=0;
		for(int j=1;j<=q;j++)
		{
			maxx+=dis[d[j]][i];
		}
		if(maxx<minn)
		{
			minn=maxx;
			k=i;
		}
	}
	cout<<minn;
	return 0;
} 
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