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[Luogu1119]采蘑菇
阅读量:798 次
发布时间:2023-03-29

本文共 2418 字,大约阅读时间需要 8 分钟。

时间动态最短路径问题:基于Floyd算法的解决方案

问题描述

我们面临一个典型的时间动态最短路径问题。给定一个无向图,点i的出现时间为t[i]。在q次查询中,我们需要回答在时间t时,从点x到点y的最短路径长度。需要注意的是,点的编号是按照出现时间顺序进行的,而查询也是按照时间顺序进行的。

解决思路

本文采用Floyd算法(也称为费曼算法)来解决上述问题。Floyd算法的本质是一种动态规划算法,通过逐步更新点之间的最短距离,最终得到所有点对之间的最短路径。由于点和查询都是按照时间顺序给出的,我们可以利用这一特性,仅考虑查询时间之前的点作为中转点k。

算法选择与优化

选择Floyd算法的主要原因有以下几点:

  • 全面性:Floyd算法能够处理所有点对之间的最短路径问题,适用于任意大小的图。
  • 动态性:由于点的动态出现,我们需要一个能够逐步更新最短路径的算法,Floyd算法正好满足这一需求。
  • 时间复杂度:Floyd算法的时间复杂度为O(n^3),在实际应用中,当n为200时,计算量是可接受的。
  • 实现细节

    我们采用以下步骤来实现上述思路:

  • 初始化距离矩阵:创建一个n×n的距离矩阵f,其中f[i][j]表示点i到点j的最短距离。初始时,所有的距离设为无穷大,除了自身到自身的距离设为0。

  • 更新距离矩阵:对于每个查询时间time,我们从1到time-1的点作为中转点k,更新所有点对之间的最短距离。具体来说,对于每对点(u, v),我们检查是否通过点k可以得到更短的路径:f[u][v] = min(f[u][v], f[u][k] + f[k][v])。

  • 处理查询:对于每个查询(time, u, v),首先检查u和v在该时间点之前已经存在。如果t[u] > time || t[v] > time,说明该点尚未出现,直接返回-1。否则,查询结果即为当前距离矩阵中的f[u][v]。

  • 代码实现

    #include 
    #include
    #include
    inline int getint() { register char ch; while (!isdigit(ch = getchar())) ; // 等待数字字符 register int x = ch - '0'; while (isdigit(ch = getchar())) x = (x << 1) | (ch - '0'); return x;}const int INF = 0x7FFFFFFF;const int N = 200;int t[N], f[N][N];int main() { const int n = getint(), m = getint(); for (register int i = 0; i < n; ++i) t[i] = getint(); for (register int i = 0; i < n; ++i) { for (register int j = 0; j < n; ++j) { if (i == j) f[i][j] = 0; else f[i][j] = INF; } } for (register int q = 0; q < m; ++q) { int u = getint(), v = getint(), time = getint(); if (t[u] > time || t[v] > time) { puts("-1"); continue; } for (register int k = 0; k < n; ++k) { if (t[k] > time) break; for (register int i = 0; i < n; ++i++) { if (t[i] > time) break; for (register int j = 0; j < n; ++j++) { if (t[j] > time) break; if (f[i][j] > f[i][k] + f[k][j]) { f[i][j] = f[i][k] + f[k][j]; } } } } puts(f[u][v]); }}

    代码解释

  • 输入处理:首先读取节点数n和边数m,然后读取每个节点的出现时间t[i]。
  • 距离矩阵初始化:创建一个n×n的矩阵,初始化所有距离为无穷大,自身距离为0。
  • 处理每个查询:对于每个查询,读取时间time、起点u和终点v。
  • 预处理:如果u或v在time点之前尚未出现,直接返回-1。
  • 更新最短路径:遍历所有可能的中转点k,更新所有未超过time的点对之间的最短距离。
  • 输出结果:打印当前查询的最短路径长度。
  • 这种方法充分利用了动态图的特性,确保在每次查询时都能得到正确的最短路径结果。

    转载地址:http://rhhfk.baihongyu.com/

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