Dijkstra强大应用之次短路

白昼怎懂夜的黑 提交于 2020-01-19 15:28:49

我们知道dijkstra可以求最短路,但是它还有一个更为强大的应用,dijkstra求次短路。

我们来看这强大的算法吧。

旅行

旅行团每天固定的从S城市出发到达T城市,为了省油要求尽量走最短路径或比最短路径长1单位距离的路径,求满足条件的路径条数。

 

 

如上图:S=1,T=5,则有两条最短路,1->2->5和1->3->5 长度都为6,另外还有一条长度为7, 1->3->4->5

输入:

第一行一个数,表示数据的组数。

对于每组数据,第一行两个数,N和M,2 ≤ N ≤ 1, 000,1 ≤ M ≤ 10, 000,分别表示城市数和路的条数。

接下来M行,每行三个数A,B和L,1 ≤ A, B ≤ N,A <> B且 1 ≤ L ≤ 1, 000,表示有一条路从城市A到城市B,长度为L。道路是单向的,可能有多条路从A到B。

接下来一行,两个数S和T,1 ≤ S, F ≤ N,S<>T,表示起点城市和终点城市。

数据保证S和T间至少有一条路。

输出:

每组数据一个数,表示路径条数,答案不超过1 000 000 000.

样例:

Sample Input

2
5 8
1 2 3
1 3 2
1 4 5
2 3 1
2 5 3
3 4 2
3 5 4
4 5 3
1 5
5 6
2 3 1
3 2 1
3 1 10
4 5 2
5 2 7
5 2 7
4 1

Sample Output

3
2

说明:第一组数据对应上图。

20%的数据N<=10;

另有10%的数据N<=20;

另有10%的数据N<=30

这道题单从次短路角度思考,回忆最短路的做法,每次找出一个点,然后用这个边去松弛其他边,使所有非INF的点都满足在当前局面下的最优子结构这样一定可以找出答案。
那么怎么找出次短路呢,可以用相同的方法,每次找出一个最短路,用dz表示或一个最短路dc表示一个次短路。

这样,我们依然能保证这个点就是当前点的最短路或次短路(其中一个点的最短路一定优于次短路求出),那么得到这样一个之后,怎么更新呢。

Dijkstra的想法:记录最短路和次短路,每次用这个最短路和次短路更新周围的点。(这样做的想法是:次短路要么是u-v的次短路加上v到e的最短路,或者是到某个点的最短路加上次短路)

if一个最短路,那么他可以更新最短路和次短路,如果是是次短路,那么就可以更新次短路至于最短路,次短路计数,我认为,看了代码,你就会了。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int INF=0x3f3f3f3f;
const int VM=1010;
const int EM=10010;
struct Edge{
    int to,nxt;
    int cap;
}edge[EM<<1];
int vis[VM][2],dis[VM][2];  // dis[i][0]:到点i的最短路   dis[i][1]:到点j的次短路
int head[VM],count[VM][2];  // count[i][0]:到点i的最短路的路数   len[i][1]:到点j的次短路的路数
int n,m,cnt;
void addedge(int cu,int cv,int cw){
    edge[cnt].to=cv;
    edge[cnt].cap=cw;
    edge[cnt].nxt=head[cu];
    head[cu]=cnt++;
}
void Dijkstra(int src,int des){
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    memset(count,0,sizeof(count));
    int i=0;
    for(i=1;i<=n;i++){
        dis[i][0]=INF;
        dis[i][1]=INF;
    }
    dis[src][0]=0;
    count[src][0]=1;
    int j,k,tmp,flag;
    for(i=1;i<=2*n-1;i++){
        tmp=INF;    // 找新的最短路和次短路
        for(j=1;j<=n;j++)
            if(!vis[j][0] && tmp>dis[j][0])
            {
                k=j;
                flag=0;
                tmp=dis[j][0];
            }
            else if(!vis[j][1] && tmp>dis[j][1])
            {
                k=j;
                flag=1;
                tmp=dis[j][1];
            }
        if(tmp==INF)    // 如果最短路和次短路都不存在,则退出for循环
            break;
        vis[k][flag]=1;
        for(j=head[k];j!=-1;j=edge[j].nxt){ // 更新和点k相连的边
            int v=edge[j].to;
            if(dis[v][0]>tmp+edge[j].cap){  // 比最短路短
                dis[v][1]=dis[v][0];
                count[v][1]=count[v][0];
                dis[v][0]=tmp+edge[j].cap;
                count[v][0]=count[k][flag];
            }else if(dis[v][0]==tmp+edge[j].cap){   // 等于最短路
                count[v][0]+=count[k][flag];
            }else if(dis[v][1]>tmp+edge[j].cap){    // 比次短路短
                dis[v][1]=tmp+edge[j].cap;
                count[v][1]=count[k][flag];
            }else if(dis[v][1]==tmp+edge[j].cap){   // 等于次短路
                count[v][1]+=count[k][flag];
            }
        }
    }
    if(dis[des][1]==dis[des][0]+1)
        count[des][0]+=count[des][1];
    printf("%d\n",count[des][0]);
}

int main(){

    //freopen("input.txt","r",stdin);

    int t;
    scanf("%d",&t);
    while(t--){
        cnt=0;
        memset(head,-1,sizeof(head));
        scanf("%d%d",&n,&m);
        int u,v,w;
        while(m--){
            scanf("%d%d%d",&u,&v,&w);
            addedge(u,v,w);
        }
        int src,des;
        scanf("%d%d",&src,&des);
        Dijkstra(src,des);
    }
    return 0;
};

如果认为证明不够严密,那么点击这里

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