• 题解 P1339 【[USACO09OCT]热浪Heat Wave】——线段树做法


    Dijkstra + 线段树解法

    最近集训一位大佬给我讲了一个奇妙的Dijkstra优化方法,他告诉我线段树可以代替优先队列来优化Dijkstra。

    我第一个感觉是眼睛一亮

    于是我认真的听完了他讲的方法。

    Dijkstra算法周围的大佬已经讲的十分的漂亮了,我觉得我再插一嘴就是多余。所以我就着重讲一下用线段树的优化。

    首先考虑我们当时要用优先队列做什么。

    是不是就是维护的dis[]数组的最小值以及它的终点?

    具体操作?

    不就是要我们向优先队列里放入一个dis和终点,然后每次松弛都出队一组,再进行更新?

    那么这道题在这里就变成了一个简单的线段树问题。(逃

    不过线段树有个性质:不能删点。那该怎么进行那个要求我们出队的操作?

    我们可以考虑:如果我们把那个要出队的一组数中dis修改为INF,那么我们只要线段树里有数,就一定取不到INF,就不会用到这组数了,也就相当于出队了。如果我们在最开始初始化(建树)时就只留一个dis为0的s(起点编号),其余都变成INF,那么我们插入一组数时直接单点修改不就好啦?

    如何判断队列为空?我们如果队列中只有INF,也就是没有真实要用的数据,队列就是空的了。

    这里只需要一个单点修改的一个线段树就好啦。

    代码实现

    #include <algorithm>
    #include <cmath>
    #include <cstdio>
    #include <cstdlib>
    #include <cstring>
    #include <ctime>
    #include <iostream>
    #include <map>
    #include <queue>
    #include <set>
    #include <stack>
    #include <string>
    #include <vector>
    using namespace std;
    #define go(i, j, n, k) for (int i = j; i <= n; i += k)
    #define fo(i, j, n, k) for (int i = j; i >= n; i -= k)
    #define rep(i, x) for (int i = h[x]; i; i = e[i].nxt)
    #define mn 100010
    #define mm 200020
    #define inf 2147483647
    #define ll long long
    #define ld long double
    #define fi first
    #define se second
    #define root 1, n, 1
    #define lson l, m, rt << 1
    #define rson m + 1, r, rt << 1 | 1
    #define bson l, r, rt
    inline int read(){
        int f = 1, x = 0;char ch = getchar();
        while (ch > '9' || ch < '0'){if (ch == '-')f = -f;ch = getchar();}
        while (ch >= '0' && ch <= '9'){x = x * 10 + ch - '0';ch = getchar();}
        return x * f;
    }
    inline void write(int x){
        if (x < 0)putchar('-'),x = -x;
        if (x > 9)write(x / 10);
        putchar(x % 10 + '0');
    }
    //This is AC head above...
    struct node{
        int v, nxt, w;
    } e[mm << 1];
    int h[mn], p;
    inline void add(int a,int b,int c){
        e[++p].nxt = h[a];
        h[a] = p;
        e[p].v = b;
        e[p].w = c;
    }
    int dis[mn];
    int n, m, s, t;
    struct tree{
        int minw, minv;
    };
    struct SegmentTree{
        tree z[mn << 2];
        inline void update(int rt){
            z[rt].minw = min(z[rt << 1].minw, z[rt << 1 | 1].minw);//维护区间最小值
            z[rt].minv = (z[rt << 1].minw < z[rt << 1 | 1].minw) ? z[rt << 1].minv : z[rt << 1 | 1].minv;//维护区间最小值位置
        }
        inline void build(int l,int r,int rt){//建树
            if(l==r){
                z[rt].minw = l == s ? 0 : inf;//我们可以直接建树时把s的点设置为0
                z[rt].minv = l;//记录最小值位置,方便修改
                return;
            }
            int m = (l + r) >> 1;
            build(lson);
            build(rson);
            update(rt);
        }
        inline void modify(int l,int r,int rt,int now,int v){//单点修改
            if(l==r){
                z[rt].minw = v;
                return;
            }
            int m = (l + r) >> 1;
            if(now<=m)
                modify(lson, now, v);
            else
                modify(rson, now, v);
            update(rt);
        }
    } tr;
    inline void Dij(){//Dijkstra的核心部分
        go(i,1,n,1){
            dis[i] = inf;
        }//初始化dis
        dis[s] = 0;
        while(tr.z[1].minw < inf){//这里就是判断是否为空
            int x = tr.z[1].minv;//取整个线段树中最小的点
            tr.modify(root, x, inf);//单点修改最小的点为inf
            rep(i,x){
                int v = e[i].v;
                if(dis[v] > dis[x] + e[i].w){
                    dis[v] = dis[x] + e[i].w;
                    tr.modify(root, v, dis[x] + e[i].w);//这里就是类似入队操作
                }
            }
        }
    }
    int main(){
        n = read(), m = read(), s = read(), t=read();
        go(i,1,m,1){
            int x = read(), y = read(), v = read();
            add(x, y, v);
            add(y, x, v);//这个一定记住,无向图要正反两条边QAQ
        }
        tr.build(root);//建树
        Dij();//Dijkstra
        cout << dis[t];
        return 0;
    }
    
    

    这样似乎要比priority_queue优化快一些

    第十一次写题解,希望可以给想优化Dijkstra的同学一个新思路

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