• zjoj1706: [usaco2007 Nov]relays 奶牛接力跑


    矩阵乘法(快速幂)

    为说明方便,这里让(k)为点数,(n)为路径长度。

    先将点都离散化,这样最后的点只有(2k)个。

    先考虑一种暴力,每次用(O(k^3))的复杂度来暴力更新,设当前长度(l)点的两两最短路矩阵为(S),现在要转移到(l+1)时的最短路矩阵(T)。我们考虑用每条边更新,对于某条从(x)连向(y)的长度为(z)的边,对于任一点(i),有:

    [T[i][y]=min(T[i][y],T[i][x]+z) ]

    另外,每次更新时,(T)矩阵的初始值为无限大。

    然后我们就可以用(O(nk^3))的复杂度去做这道题了。但这明显不行。

    我们设没有直接连通的两个点距离为无限大,构建出邻接矩阵(D),就可以魔改一下上面的式子,改成:

    [T[i][j]=min(T[i][x]+D[x][j]) ]

    其中(x)为自己枚举的中间节点,然后就出现的如下的代码:

    for(int i=0;i<k;++i){
        for(int j=0;j<k;++j){
            for(int l=0;l<k;++l){
                ret.a[i][j]=min(ret.a[i][j],a.a[i][l]+b.a[l][j]);
    		}
    	}
    }
    

    发现,这不是就是矩阵乘法吗?

    因为取最小值满足可加性,所以使用矩阵快速幂是可行的。这样,我们就能把复杂度优化为(O(lognk^3))

    然后,我就不开O2过不了了。

    我们发现从源点能到达的点数最多只有(k+1)(因为即使走过每条边都发现一个新节点,也只能发现这么多点。)所以我们可以只用源点能到的点进行离散化,可以将点数从(2k)(k),从而在矩阵乘法时省掉8倍常数,然后就可以不开O2AC了。

    #include<bits/stdc++.h>
    #define ll long long
    using namespace std;
    const int N=1000010,M=200;
    int n,k,s,t;
    struct data{
        ll a[M][M];
        data(){memset(a,0,sizeof a);}
    }a;
    data operator*(const data&a,const data&b){
        data ret;
        memset(ret.a,0x3f,sizeof ret.a);
        for(int i=0;i<k;++i){
            for(int j=0;j<k;++j){
                for(int l=0;l<k;++l){
                    ret.a[i][j]=min(ret.a[i][j],a.a[i][l]+b.a[l][j]);
    			}
    		}
    	}
    	return ret;
    }
    data mpow(data a,int n){
        data ret=a;
        n--;
        while(n){
             if(n&1)ret=ret*a;
             n/=2;
             a=a*a;
    	}
    	return ret;
    }
    int tot,bian[N],nxt[N],head[N];
    void add(int x,int y){
        tot++,bian[tot]=y,nxt[tot]=head[x],head[x]=tot;
    }
    struct edge{
        int x,y;
        ll z;
    }e[M];
    int vis[N];
    vector<int>v;
    void dfs(int x){
        if(vis[x])return;
        v.push_back(x);
        vis[x]=1;
    	for(int i=head[x];i;i=nxt[i]){
    	    int y=bian[i];
    	    dfs(y);
    	}
    }
    int main(){
        cin>>n>>k>>s>>t;
        memset(a.a,0x3f,sizeof a.a);
        for(int i=1;i<=k;++i){
            scanf("%lld%d%d",&e[i].z,&e[i].x,&e[i].y);
            add(e[i].x,e[i].y);
            add(e[i].y,e[i].x);
    	}
    	dfs(s);
    	sort(v.begin(),v.end());
    	for(int i=1;i<=k;++i){
    		if(!vis[e[i].x])continue;
    		int x=lower_bound(v.begin(),v.end(),e[i].x)-v.begin(),
    		    y=lower_bound(v.begin(),v.end(),e[i].y)-v.begin();
    	    a.a[y][x]=a.a[x][y]=min(a.a[x][y],e[i].z);
    	    
    	}
        data ret=mpow(a,n);
        s=lower_bound(v.begin(),v.end(),s)-v.begin();
        t=lower_bound(v.begin(),v.end(),t)-v.begin();
        cout<<ret.a[s][t]<<endl;
    }
    
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