• 最短路-Dijikstra


      一个无负权的图(可能有环)一定有最短路,最长路确不一定(因为有环)。dijikstra用于计算正权图单源最短路。

      最短路满足最优子结构性质,所以是一个动态规划问题。最短路的最优子结构可以描述为:D(s, t) = {Vs ... Vi ... Vj ... Vt}表示s到t的最短路,其中i和j是这条路径上的两个中间结点那么D(i, j)必定是i到j的最短路,这个性质是显然的,可以用反证法证明。

      基于上面的最优子结构性质,如果存在这样一条最短路D(s, t) = {Vs ... Vi Vt},其中i和t是最短路上相邻的点,那么D(s, i) = {Vs ... Vi} 必定是s到i的最短路。Dijkstra算法就是基于这样一个性质,通过最短路径长度递增,逐渐生成最短路。
      具体算法描述如下:对于图G = <V, E>,源点为s,d[i]表示s到i的最短路,visit[i]表示d[i]是否已经确定(布尔值)。
          1) 初始化 所有顶点 d[i] = INF, visit[i] = false,令d[s] = 0;
          2) 从所有visit[i]为false的顶点中找到一个d[i]值最小的,令x = i; 如果找不到,算法结束;
          3) 标记visit[x] = true, 更新和x直接相邻的所有顶点y的最短路: d[y] = min{ d[y], d[x] + w(x, y) }
         (第三步中如果y和x并不是直接相邻,则令w(x, y) = INF)
    priority_queue< pair<int,int> >q;//定义大根堆,进出取相反数,则变成小根堆 
    int head[maxn],ver[maxn],nextt[maxn],edge[maxn],tot;
    void add(int x,int y,int z){ver[++tot]=y,nextt[tot]=head[x],edge[tot]=z,head[x]=tot;}
    void dijikstra()
    {
        memset(d,0x3f,sizeof(d));//dist
        memset(v,0,sizeof(v));//标记是否扩展过 
        d[1]=0;
        q.push(make_pair(0,1));
        while(q.size())
        {
            int x=q.top().second;q.pop();
            if(v[x])continue;
            v[x]=1;
            for(int i=head[x];i;i=nextt[i])
            {
                int y=ver[i];
                int z=edge[i];
                if(d[y]>d[x]+z)//不能没有if语句,就把什么都放进去一遍,没有用
                {
                    d[y]=d[x]+z;
                    q.push(make_pair(-d[y],y));
                }
            }
        }
    }
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    例题:最优贸易

    描述

    C国有 n 个大城市和 m 条道路,每条道路连接这 n 个城市中的某两个城市。任意两个城市之间最多只有一条道路直接相连。这 m 条道路中有一部分为单向通行的道路,一部分为双向通行的道路,双向通行的道路在统计条数时也计为1条。
    C国幅员辽阔,各地的资源分布情况各不相同,这就导致了同一种商品在不同城市的价格不一定相同。但是,同一种商品在同一个城市的买入价和卖出价始终是相同的。
    商人阿龙来到C国旅游。当他得知“同一种商品在不同城市的价格可能会不同”这一信息之后,便决定在旅游的同时,利用商品在不同城市中的差价赚一点旅费。设C国 n 个城市的标号从 1~n,阿龙决定从1号城市出发,并最终在 n 号城市结束自己的旅行。在旅游的过程中,任何城市可以被重复经过多次,但不要求经过所有 n 个城市。
    阿龙通过这样的贸易方式赚取旅费:他会选择一个经过的城市买入他最喜欢的商品——水晶球,并在之后经过的另一个城市卖出这个水晶球,用赚取的差价当做旅费。因为阿龙主要是来C国旅游,他决定这个贸易只进行最多一次,当然,在赚不到差价的情况下他就无需进行贸易。
    现在给出 n 个城市的水晶球价格,m 条道路的信息(每条道路所连接的两个城市的编号以及该条道路的通行情况)。请你告诉阿龙,他最多能赚取多少旅费。

    输入格式

       第一行包含 2 个正整数n 和m,中间用一个空格隔开,分别表示城市的数目和道路的
    数目。
       第二行 n 个正整数,每两个整数之间用一个空格隔开,按标号顺序分别表示这n 个城
    市的商品价格。
       接下来 m 行,每行有3 个正整数,x,y,z,每两个整数之间用一个空格隔开。如果z=1,表示这条道路是城市x 到城市y 之间的单向道路;如果z=2,表示这条道路为城市x 和城市y 之间的双向道路。

    输出格式

    一个整数,表示答案。

    样例输入

    5 5
    4 3 5 6 1
    1 2 1
    1 4 1
    2 3 2
    3 5 1
    4 5 2
    

    样例输出

    5

    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <queue>
    #include <cstring>
    using namespace std;
    const int maxn=1000100;
    int n,m,tot,TOT,ans=0;
    int p[maxn],head[maxn],ver[maxn],nextt[maxn],pri[maxn],HEAD[maxn],VER[maxn],NEXT[maxn];
    int f[maxn],F[maxn];//1-x中最小权值点 x-n最大权值点
    bool v[maxn];
    priority_queue< pair<int,int> >q;
    priority_queue< pair<int,int> >s;
    void add(int x,int y){ver[++tot]=y,nextt[tot]=head[x],head[x]=tot;}
    void ADD(int X,int Y){VER[++TOT]=Y,NEXT[TOT]=HEAD[X],HEAD[X]=TOT;}
    //find the smallest to 1
    void dijikstra()
    {
        //求最小有负号???
        memset(f,0x3f,sizeof(f));
        memset(v,0,sizeof(v));
        f[1]=pri[1];
        q.push(make_pair(-pri[1],1));
        while(q.size())
        {
            int x=q.top().second;q.pop();
            if(v[x])continue;
            v[x]=1;
            for(int i=head[x];i;i=nextt[i])
            {
                int y=ver[i];
                if(f[y]>f[x])//不能没有if语句,就把什么都放进去一遍,没有用
                {
                    f[y]=f[x];
                    f[y]=min(f[y],pri[y]);
                    q.push(make_pair(-f[y],y));
                }
            }
        }
    }
    //find the biggest to n
    void DIJIKSTRA()
    {
        memset(F,-1,sizeof(F));
        memset(v,0,sizeof(v));
        F[n]=pri[n];
        s.push(make_pair(pri[n],n));
        while(s.size())
        {
            int x=s.top().second;s.pop();
            if(v[x])continue;
            v[x]=1;
            for(int i=HEAD[x];i;i=NEXT[i])
            {
                int y=VER[i];
                if(F[y]<F[x])
                {
                    F[y]=F[x];
                    F[y]=max(F[y],pri[y]);
                    s.push(make_pair(F[y],y));
                }
                /*
                F[y]=max(F[x],pri[y]);
                s.push(make_pair(F[y],y));
                */
            }
        }
    }
    int main()
    {
        scanf("%d%d",&n,&m);
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            scanf("%d",&pri[i]);
        }
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            int x,y,z;
            scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
            if(z==1)//单向
            {
                add(x,y);
                ADD(y,x);
            }
            else //双向
            {
                add(x,y);
                add(y,x);
                ADD(x,y);
                ADD(y,x);
            }
        }
        dijikstra();
        DIJIKSTRA();
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            ans=max(ans,F[i]-f[i]);
        }
        /*for(int i=1;i<=n;i++)printf("%d ",f[i]);
        cout<<endl;
        for(int i=1;i<=n;i++)printf("%d ",F[i]);*/
        printf("%d",ans);
        return 0;
    }
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