Dijkstra強大應用之次短路


我們知道dijkstra可以求最短路,但是它還有一個更為強大的應用,dijkstra求次短路。

我們來看這強大的算法吧。

旅行

旅行團每天固定的從S城市出發到達T城市,為了省油要求盡量走最短路徑或比最短路徑長1單位距離的路徑,求滿足條件的路徑條數。

 

 

如上圖:S=1,T=5,則有兩條最短路,1->2->5和1->3->5 長度都為6,另外還有一條長度為7, 1->3->4->5

輸入:

第一行一個數,表示數據的組數。

對於每組數據,第一行兩個數,N和M,2 ≤ N ≤ 1, 000,1 ≤ M ≤ 10, 000,分別表示城市數和路的條數。

接下來M行,每行三個數A,B和L,1 ≤ A, B ≤ N,A <> B且 1 ≤ L ≤ 1, 000,表示有一條路從城市A到城市B,長度為L。道路是單向的,可能有多條路從A到B。

接下來一行,兩個數S和T,1 ≤ S, F ≤ N,S<>T,表示起點城市和終點城市。

數據保證S和T間至少有一條路。

輸出:

每組數據一個數,表示路徑條數,答案不超過1 000 000 000.

樣例:

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

說明:第一組數據對應上圖。

20%的數據N<=10;

另有10%的數據N<=20;

另有10%的數據N<=30

這道題單從次短路角度思考,回憶最短路的做法,每次找出一個點,然后用這個邊去松弛其他邊,使所有非INF的點都滿足在當前局面下的最優子結構這樣一定可以找出答案。
那么怎么找出次短路呢,可以用相同的方法,每次找出一個最短路,用dz表示或一個最短路dc表示一個次短路。

這樣,我們依然能保證這個點就是當前點的最短路或次短路(其中一個點的最短路一定優於次短路求出),那么得到這樣一個之后,怎么更新呢。

Dijkstra的想法:記錄最短路和次短路,每次用這個最短路和次短路更新周圍的點。(這樣做的想法是:次短路要么是u-v的次短路加上v到e的最短路,或者是到某個點的最短路加上次短路)

if一個最短路,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於最短路,次短路計數,我認為,看了代碼,你就會了。

#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]:到點i的最短路   dis[i][1]:到點j的次短路
int head[VM],count[VM][2];  // count[i][0]:到點i的最短路的路數   len[i][1]:到點j的次短路的路數
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,則退出for循環
            break;
        vis[k][flag]=1;
        for(j=head[k];j!=-1;j=edge[j].nxt){ // 更新和點k相連的邊
            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){   // 等於最短路
                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){   // 等於次短路
                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;
};

如果認為證明不夠嚴密,那么點擊這里


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