• 数据结构与算法题目集(中文)7-8 哈利·波特的考试 (25分) (Floyd算法多源最短路经)


    1.题目

    哈利·波特要考试了,他需要你的帮助。这门课学的是用魔咒将一种动物变成另一种动物的本事。例如将猫变成老鼠的魔咒是haha,将老鼠变成鱼的魔咒是hehe等等。反方向变化的魔咒就是简单地将原来的魔咒倒过来念,例如ahah可以将老鼠变成猫。另外,如果想把猫变成鱼,可以通过念一个直接魔咒lalala,也可以将猫变老鼠、老鼠变鱼的魔咒连起来念:hahahehe。

    现在哈利·波特的手里有一本教材,里面列出了所有的变形魔咒和能变的动物。老师允许他自己带一只动物去考场,要考察他把这只动物变成任意一只指定动物的本事。于是他来问你:带什么动物去可以让最难变的那种动物(即该动物变为哈利·波特自己带去的动物所需要的魔咒最长)需要的魔咒最短?例如:如果只有猫、鼠、鱼,则显然哈利·波特应该带鼠去,因为鼠变成另外两种动物都只需要念4个字符;而如果带猫去,则至少需要念6个字符才能把猫变成鱼;同理,带鱼去也不是最好的选择。

    输入格式:

    输入说明:输入第1行给出两个正整数N (≤100)和M,其中N是考试涉及的动物总数,M是用于直接变形的魔咒条数。为简单起见,我们将动物按1~N编号。随后M行,每行给出了3个正整数,分别是两种动物的编号、以及它们之间变形需要的魔咒的长度(≤100),数字之间用空格分隔。

    输出格式:

    输出哈利·波特应该带去考场的动物的编号、以及最长的变形魔咒的长度,中间以空格分隔。如果只带1只动物是不可能完成所有变形要求的,则输出0。如果有若干只动物都可以备选,则输出编号最小的那只。

    输入样例:

    6 11
    3 4 70
    1 2 1
    5 4 50
    2 6 50
    5 6 60
    1 3 70
    4 6 60
    3 6 80
    5 1 100
    2 4 60
    5 2 80
    

    输出样例:

    4 70

    2.题目分析

    1.题目解读(及其吐槽这个故事情节)

    要求就是在一个无向图中,首先找到各个节点到任意一个节点的最短距离,然后每个节点都找出各自的这些距离中最长的一个(最难变的那种动物,最后要的是拥有最短距离的那个节点(需要的魔咒最短(绕死了…………)

    2.多源最短路——使用了Floyd算法(参考https://www.cnblogs.com/wkfvawl/p/9441207.html

    从任意节点A到任意节点B的最短路径就有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。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。

    这是只允许经过1号顶点的求解最短路程的方法:

    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];
        }
    }

    由此知道:这就是求经过所有节点的任意节点的最短路径

    for(k=1; k<=n; k++)///Floyd-Warshall算法核心语句
        {
            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];
                    }
                }
            }
        }

     3.代码

    #include<iostream>
    using namespace std;
    #define MAX 101
    #define INF 10001
    int edges[MAX][MAX];
    int n, m;
    int main()
    {
    	cin >> n >> m;
    	for (int i = 0; i < MAX; i++)
    	{
    		for (int j = 0; j < MAX; j++)
    		{
    			if (i == j)
    				edges[i][j] = 0;
    			else
    				edges[i][j] = INF;
    		}
    	}
    		int a, b, c;
    		for (int i = 0; i < m; i++)
    		{
    			cin >> a >> b >> c;
    			edges[a][b] = c;//为无向图
    			edges[b][a] = c;
    		}
    
    		for (int k = 1; k <=n; k++)//注意顶点是从1开始
    			for (int i = 1; i <= n; i++)
    				for (int j = 1; j <= n; j++)
    					if (edges[i][j]>edges[i][k] + edges[k][j])
    						edges[i][j] = edges[i][k] + edges[k][j];//求解最短路径
    
    		int min = INF;
    		int num = 0;
    		for (int i = 1; i <=n; i++)//从各个节点中寻找最长的最短路径
    		{
    			int max = 0;
    			for (int j =1; j <=n; j++)
    			{
    				if (edges[i][j]>max)
    					max = edges[i][j];//这里处理最长  i点到哪个点最长
    			}
    			if (min > max)
    			{
    				min = max;//这里处理最短 最后在i点到各个点的距离最大值中找到最小值
    				num = i;
    			}
    		}
    
    		if (min == INF)
    			cout << 0 << endl;
    		else
    			cout << num<< ' ' << min << endl;
    
    }
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