UVA 1599 Ideal Path(双向bfs+字典序+非简单图的最短路+队列判重)
2024-09-04 19:55:23
https://vjudge.net/problem/UVA-1599
给一个n个点m条边(2<=n<=100000,1<=m<=200000)的无向图,每条边上都涂有一种颜色。求从结点1到结点n的一条路径,使得经过的边数尽量少,在此前提下,经过边的颜色序列的字典序最小。一对结点可能有多条边,一条边可能连接相同的结点(自环)。输入保证结点1可以到达结点n。颜色是1~10^9的整数。
分析:
- 从题目中我们可以看出,题目中的无向图是可以出现自环和重边的,自环我们可以在输入的时候检查并排除,但是重边我们需要保留,并从中选择颜色最小的边。
- 题目的数据量很大,不可能采用邻接矩阵存储图,因此应采用邻接表,且邻接表便于进行bfs
- 路径的颜色不代表路径的权重,本题中路径是无权的
思路:
从终点开始倒着bfs一次,得到每个点到终点的距离,然后从起点开始,按照每次距离减1的方法寻找接下来的点的编号。按照颜色最小的走,如果有多个颜色最小,则都拉入队列中,将最小的颜色记录在res数组中。
其中,index=d[0]-d[u]就得到了当前u节点对应的距离,也就是步骤数。
细节:
- 已经进入队列的节点不能重复入队,否则复杂度太高,会tle(重复入队的复杂度至少是O(n^2),在n=100000的情况下直接tle)
- 第一次bfs和第二次bfs的终止时机不同,第一次找到起点就终止,第二次则是从队列中取出节点时才能终止,为的是遍历完所有导向终点且路径长度一致的边,只有这样才能结果正确
- d数组记录每个节点到终点n的距离,不能用0进行初始化,而终点处的初始化必须是0
- d数组不能不初始化,否则对于多输入题目,前面的输入可能影响后面的输出
1 #include <iostream>
2 #include <algorithm>
3 #include <string>
4 #include <sstream>
5 #include <set>
6 #include <vector>
7 #include <stack>
8 #include <map>
9 #include <queue>
10 #include <deque>
11 #include <cstdlib>
12 #include <cstdio>
13 #include <cstring>
14 #include <cmath>
15 #include <ctime>
16 #include <functional>
17 using namespace std;
18
19 #define maxn 100000
20 #define inf 0x7fffffff
21
22 typedef struct ver
23 {
24 int num, color; //边的另一端的结点编号 和 颜色
25 ver(int n, int c) : num(n), color(c) {}
26 } Ver;
27
28 int n, m, a, b, c;
29 int d[maxn], res[maxn]; //d记录每个点到终点的最短距离 res记录最短路的颜色
30 bool vis[maxn], inqueue[maxn]; //vis每个结点是否被访问过 inqueue标记结点是否加入了队列,防止重复加入
31 vector<Ver> edge[maxn]; //邻接表记录图
32
33 void bfs(int start, int end)
34 {
35 memset(inqueue, 0, n);
36 memset(vis, 0, n);
37 int u, v, c;
38 queue<int> q;
39 q.push(start);
40 if (start == 0) //用于正向BFS
41 {
42 memset(res, 0, sizeof(int) * n);
43 while (!q.empty())
44 {
45 u = q.front();
46 q.pop();
47 vis[u] = 1;
48 if (u == n - 1)
49 return;
50 int minc = inf, len = edge[u].size();
51 for (int i = 0; i < len; i++)
52 if (!vis[v = edge[u][i].num] && d[u] - 1 == d[v])
53 minc = min(edge[u][i].color, minc); //获取所有路径中最小的颜色
54 for (int i = 0; i < len; i++)
55 if (!vis[v = edge[u][i].num] && d[u] - 1 == d[v] && edge[u][i].color == minc && !inqueue[v])
56 q.push(v), inqueue[v] = 1; //若有多组颜色相同且未入队,则将其入队
57 int index = d[0] - d[u]; //获得当前步数对应的下标
58 if (res[index] == 0)
59 res[index] = minc;
60 else
61 res[index] = min(res[index], minc); //获取最小颜色
62 }
63 }
64 else
65 while (!q.empty()) //用于反向DFS 构建层次图,找最短路
66 {
67 u = q.front();
68 q.pop();
69 vis[u] = 1;
70 for (int i = 0, len = edge[u].size(); i < len; i++)
71 if (!vis[v = edge[u][i].num] && !inqueue[v])
72 {
73 d[v] = d[u] + 1; //一定是头一次入队,这通过inqueue保证
74 if (v == 0)
75 return; //找到起点退出
76 q.push(v); //如果不是起点,就把这个点入队
77 inqueue[v] = 1; //入队标记
78 }
79 }
80 }
81
82 int main()
83 {
84 while (scanf("%d%d", &n, &m) == 2)
85 {
86 for (int i = 0; i < n; i++)
87 edge[i].clear();
88 memset(d, -1, sizeof(int) * n);
89 d[n - 1] = 0; //初始化的细节
90 while (m--)
91 {
92 scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
93 if (a != b) //排除自环
94 {
95 edge[a - 1].push_back(ver(b - 1, c));
96 edge[b - 1].push_back(ver(a - 1, c));
97 }
98 }
99 bfs(n - 1, 0); //先反向BFS
100 bfs(0, n - 1); //再正向BFS
101 printf("%d\n%d", d[0], res[0]);
102 for (int i = 1; i < d[0]; i++)
103 printf(" %d", res[i]);
104 printf("\n");
105 }
106 return 0;
107 }
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