在学习单源最短路之前,首先要了解数组和for循环
for循环,顾名思义就是循环语句
运行以下代码
#include<iostream> #include<cstring> using namespace std; int main(){ for(int i=0;i<=10;i++){ cout<<i<<' '; } return 0; }
得到
运行以下代码
#include<iostream> #include<cstring> using namespace std; int main(){ for(int i=0;i<=10;i++){ cout<<i<<endl; for(int j=0;j<=10;j++){ cout<<j<<' '; } cout<<endl; } return 0; }
得到
这两个例子可以直观地理解for循环的运行方式和效果
对于一维数组,形式上可以理解为一个数值可变的数列
对于二维数组,形式上可以理解为一个矩阵
其作用是有序地储存变量,
例子如下
#include<iostream> #include<cstring> using namespace std; int main(){ int a[10][10];//声明一个10*10的二维数组,仅做储存数据使用,无数学意义 memset(a,127,sizeof(a));//将数组中的所有元素全赋值为2139062143 for(int i=0;i<10;i++){ for(int j=0;j<10;j++){ cout<<a[i][j]<<' '; } cout<<endl; }//for循环输出 return 0; }
运行后输出结果
需要注意的是,数组的下标从0开始计算;
如:a[10]中包含的元素为a[0]~a[9]
但是在处理问题的时候通常忽略掉a[0],从a[1]开始初始化
对于如图所示的图,字母表示节点,也即地点,其中相连的边表示两点间的距离
单源最短路问题是指以一个节点为起点,求它到其余每个点的最短距离
在输入时,第一行为n,m,s三个数字,分别表示该图的点数和边数,以及起点;目标是求该起点到其余各点的最短路径
之后m行,每行的第一个数字为该边的起点编号,第二个数字为终点编号,第三个数字为该边的长度
eg:
我们以数组dis[]表示起点s到每个点的路径长度
初始化时令dis[s]=0
dis[i]=2147483647,其中i<=n且i!=s
(dis[s]即s到自身的距离,为0;而开始时,s到其余各点的距离未知,设为不可到达,用一个很大的数表示即可)
以数组u[],v[],w[],分别表示边i的起点,终点,长度(w表示weight,权重)
则可有以下的输入代码
int n,m,s,u[500001],v[500001],w[500001] cin>>n>>m>>s; for(int i=1;i<=m;i++){ cin>>u[i]>>v[i]>>w[i]; } for(int i=1;i<=n;i++) dis[i]=2147483647; dis[s]=0;
至此,整个图储存完毕
比较好理解的:若存在边(u[j],v[j],w[j])使得dis[v[j]]>dis[u[j]]+w[j]
则说明起点s先到u[j]再到v[j]比s直接到v[j]更快
则令dis[v[j]]=dis[u[j]]+w[j],保证最小
要进行上述操作,则只需运行如下代码
for(int j=1;j<=m;j++){ if(dis[v[j]]>dis[u[j]]+w[j]){ dis[v[j]]=dis[u[j]]+w[j]; } }
如果只进行一次上述操作,那么dis[]中存储的结果只会是和s相邻的边(可以在纸上手动运行以下代码),其余边没有进行迭代
为了让除s外的n-1个点都被遍历到,我们需要进行n-1次上述操作,即
for(int i=1;i<=n-1;i++){//该外层i循环在这里只是个计数作用 for(int j=1;j<=m;j++){ if(dis[v[j]]>dis[u[j]]+w[j]){ dis[v[j]]=dis[u[j]]+w[j]; } } }
至此,dis[i]中的数均变为s到i点的最短路径
最后输出即可
for(int i=1;i<=n;i++) cout<<dis[i]<<" "; return 0;
优化先不谈
总体代码如下:
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; int u[500001],v[500001],w[500001]; long long dis[500001]; int n,m,s; int main(){ cin>>n>>m>>s; for(int i=1;i<=n;i++) dis[i]=2147483647; dis[s]=0; for(int i=1;i<=m;i++){ cin>>u[i]>>v[i]>>w[i]; } for(int i=1;i<=n-1;i++){ for(int j=1;j<=m;j++){ if(dis[v[j]]>dis[u[j]]+w[j]){ dis[v[j]]=dis[u[j]]+w[j]; } } } for(int i=1;i<=n;i++) cout<<dis[i]<<" "; return 0; }
将上述例子中的数代入计算一下(用手)
得到可以输出dis数组是
0 2 4 3
算法时间复杂度为O(n*m),非常慢,当n*m比较大时计算机无法承受
end