• 「Nescafé26」 Freda的传呼机 【最短路径+树上倍增】


    题目:

    为了随时与rainbow快速交流,Freda制造了两部传呼机。Freda和rainbow所在的地方有N座房屋、M条双向光缆。每条光缆连接两座房屋,传呼机发出的信号只能沿着光缆传递,并且传呼机的信号从光缆的其中一端传递到另一端需要花费t单位时间。现在Freda要进行Q次试验,每次选取两座房屋,并想知道传呼机的信号在这两座房屋之间传递至少需要多长时间。Freda和rainbow简直弱爆了有木有T_T,请你帮帮他们吧……
    N座房屋通过光缆一定是连通的,并且这M条光缆有以下三类连接情况:
    A:光缆不形成环,也就是光缆仅有N-1条。
    B:光缆只形成一个环,也就是光缆仅有N条。
    C:每条光缆仅在一个环中

    颂芬数据占10%,2<=N<=1000,N-1<=M<=1200。
    A类数据占30%,M=N-1。
    B类数据占50%,M=N。
    C类数据占10%,M>N。
    对于100%的数据,2<=N<=10000,N-1<=M<=12000,Q=10000,1<=x,y<=N,1<=t<32768。

    分析:

    (对于直接想要AC的人,可以直接忽略此部分)

    可以看到:对于10%的数据,可以简简单单跑一个SPFA,(但一定要注意细节,严格按照模板来),下面给出10分的代码(通往AC的路是循序渐进的):

    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <algorithm>
    #include <queue>
    using namespace std;
    struct point
    {
        int to,nxt,w;
    }edge[52010];
    int n,m,Q,a,b,ww,cnt=0;
    int head[52010],vis[52010];
    long long dis[22010];
    
    void init()
    {
        memset(head,0,sizeof(head));
        cnt=0;
    }
    
    void add(int u,int v,int wei)
    {
        cnt++;
        edge[cnt].to=v;
        edge[cnt].nxt=head[u];
        edge[cnt].w=wei;
        head[u]=cnt;
    }
    
    void spfa(int st)
    {
        int fron=0,tail=1;
        int q[120000];
        memset(vis,0,sizeof(vis));
        memset(dis,0x7f,sizeof(dis));
        vis[st]=1;
        dis[st]=0;
        q[1]=st;
        do
        {
            fron++;
            int tt=q[fron];
            vis[tt]=0;
            for(int i=head[tt];i;i=edge[i].nxt)
            {
                int v=edge[i].to;
                if(dis[v]>dis[tt]+edge[i].w) 
                {
                    dis[v]=dis[tt]+edge[i].w;
                    if(!vis[v])
                    {
                        vis[v]=1;
                        tail++;
                        q[tail]=v; 
                    }                
                }
            }    
        }while(fron!=tail);
    }
    
    
    int main()
    {
        cin>>n>>m>>Q;
        init();
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            cin>>a>>b>>ww;
            add(a,b,ww);
            add(b,a,ww);
        }
            while(Q--)
            {
                cin>>a>>b;
                spfa(a);
                cout<<dis[b]<<endl;
            }
        return 0;
    }
    View Code

    剩下的能跑出树上倍增的,相信离成功也不远了。仔细看看题目中红色的字体,会发现实际上所有的环只可能有公共顶点,不可能有公共边,这样画出来就很像一个仙人掌(其实名称都不重要),那么我们该如何处理这样的一个个环呢?其实可以想到,我们以每一个公共顶点为树根,可以把多个环转化成一棵树,其中树枝长就是环中每个点到顶点的最短距离,但一定要分别记录每个点从两边到环顶的距离 l[i] 和 r[i],因为转换成一棵树后,从树上看来似乎是每两个点之间的路径必过顶点,但实际上在环中两个点完全可以不通过顶点而相互到达,因此两个点若在一个环中(这里实现的时候用一个数组分别记录每个点所在的环的编号和环顶),就有:

    dis[x][y]= min( l[x]+r[y] , l[y]+r[x] , abs(r[x]-r[y]) );//一左一右到环顶,一右一左到环顶,和不通过环顶

    然后至于树上倍增,我们用fa[x][i]表示从x这个节点往上2^i步能到的节点,用dis[x][i]表示从x这个节点到fa[x][i]这个祖先的距离;

    就有初始化(递推):

    fa[x][i]=fa[fa[x][i-1]][i-1];//从上一个位置再走一步
    dis[x][i]=dis[fa[x][i-1]][i-1]+dis[x][i-1];//走半截再走半截

    于是此题就可以AC了:

    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <cmath>
    #include <algorithm>
    using namespace std;
    const int maxn=121000;
    struct point1
    {
        int to,nxt,w;
    }edge[maxn<<1];
    struct point2
    {
        int to,nxt,w;
    }edge2[maxn<<1];
    int n,m,Q,a,b,ww,ss=0,ttt=0,n_cir=0;
    int lop[maxn][4];//详见62~65行 
    int e[maxn][4],pre[maxn][3],bin[20],dfn[maxn],dep[maxn],head1[maxn],head2[maxn]; 
    /*pre[i][0/1],0为i前一个是谁,1为i前一条边长*/ 
    int dis[maxn][20],fa[maxn][20];
    
    void init()
    {
        bin[0]=1;
        for(int i=1;i<=18;i++)
            bin[i]=bin[i-1]<<1;
    }
    
    int cnt=0;
    void add(int u,int v,int wei)
    {
        edge[cnt].to=v;
        edge[cnt].nxt=head1[u];
        edge[cnt].w=wei;
        head1[u]=cnt++;
    }
    
    int ct=0;
    void ins(int u,int v,int wei)
    {
        edge2[ct].to=v;
        edge2[ct].nxt=head2[u];
        edge2[ct].w=wei;
        head2[u]=ct++;
        
    }
    
    void dfs(int x,int y,int fa)
    {
        ttt++;
        dfn[x]=ttt;
        for(int i=head1[x];~i;i=edge[i].nxt)
        {
            int v=edge[i].to;
            if(v==fa && i==(y^1)) continue;
            if(dfn[v]!=0 && dfn[v]<dfn[x])//找到一个环
            {
                int len=edge[i].w;
                n_cir++;
                for(int j=ss;pre[j][0]!=v;j--)
                    len+=pre[j][1];
                lop[x][0]=n_cir;//环的编号
                lop[x][1]=v;//环的顶点 
                lop[x][2]=edge[i].w;//从一边到顶点的距离 
                lop[x][3]=len-lop[x][2];//从另一边 
                ins(v,x,min(lop[x][2],lop[x][3]));//正反建图
                ins(x,v,min(lop[x][2],lop[x][3]));//按最短路径重新建图 
                for(int j=ss-1;pre[j][0]!=v;j--)
                {
                    int z=pre[j][0];
                    lop[z][0]=n_cir;
                    lop[z][1]=v;
                    lop[z][2]=lop[pre[j+1][0]][2]+pre[j+1][1];
                    lop[z][3]=len-lop[z][2];
                    ins(v,z,min(lop[z][2],lop[z][3]));
                    ins(z,v,min(lop[z][2],lop[z][3]));
                } 
            } 
            if(dfn[v])
                continue;
            pre[++ss][0]=v;
            pre[ss][1]=edge[i].w;
            dfs(v,i,x);
        }
        ss--;
    }
    
    void dfss(int x)
    {
        for(int i=1;i<=18;i++)
        {
            if(dep[x]<bin[i]) break;
            fa[x][i]=fa[fa[x][i-1]][i-1];
            dis[x][i]=dis[fa[x][i-1]][i-1]+dis[x][i-1];
        }
        for(int i=head2[x];~i;i=edge2[i].nxt)
        {
            if(edge2[i].to!=fa[x][0])
            {
                int v=edge2[i].to;
                fa[v][0]=x;
                dep[v]=dep[x]+1;//深度在待会lca要用 
                dis[v][0]=edge2[i].w;
                dfss(v);
            }
        }
    }
    
    int lca(int x,int y)
    {
        int sum=0;
        if(dep[x]<dep[y]) swap(x,y);
        int t=dep[x]-dep[y];
        for(int i=0;i<=18;i++)
            if(t&bin[i])//y在x下面,t的二进制在i那一位上有1 (保证要用2^i凑齐t)
            {
                sum+=dis[x][i];
                x=fa[x][i];
            }
        for(int i=18;i>=0;i--)
        {
            if(fa[x][i]!=fa[y][i])
            {
                sum+=dis[x][i]+dis[y][i];
                x=fa[x][i];
                y=fa[y][i];
            }
        }
        if(x==y) return sum;
        if(lop[x][0]==lop[y][0] && lop[x][0]!=0)
            sum+=min(min(lop[x][2]+lop[y][3],lop[y][2]+lop[x][3]),abs(lop[x][2]-lop[y][2]));
        else
            sum+=dis[x][0]+dis[y][0];
        return sum;
    }
    
    int main()
    {
        memset(head1,-1,sizeof(head1));
        memset(head2,-1,sizeof(head2));
        init();
        cin>>n>>m>>Q;
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            cin>>a>>b>>ww;
            add(a,b,ww);
            add(b,a,ww);
            e[i][1]=a;
            e[i][2]=b;
            e[i][3]=ww;
        }
        ss=1;
        pre[1][0]=1;
        pre[1][1]=0;
        dfs(1,-1,0);//找环,并计算出每个点到环顶的最短路 
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            int aa=e[i][1];
            int bb=e[i][2];
            int cc=e[i][3];
            if( (lop[aa][0]!=lop[bb][0] || !lop[aa][0] || !lop[bb][0]) && lop[aa][1]!=bb && lop[bb][1]!=aa)
            {
                ins(aa,bb,cc);
                ins(bb,aa,cc);    
            } 
        } 
        dfss(1);//倍增处理 
        while(Q--)
        {
            cin>>a>>b;
            cout<<lca(a,b)<<endl;
        }
        return 0;
    }
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