分層圖詳解


一般問題模型:

在一張圖上,有k次機會可以通過一條邊而不需要計算權值或權值是一個特殊值,求從起點到終點的最短路。

變形問法:

在一張圖上,有k次機會可以逆向行駛,求從起點到終點的最短路或最短路。

這種問題可以用兩種方式解決。

第一種思想:動態規划(這里不詳細解析,主要是介紹分層圖)

第二種思想:分層圖

先放一張圖:(來自洛谷https://xiaohou.blog.luogu.org/fen-ceng-tu)

404

我們可以把這張原始圖復制粘貼k次,每張圖中權值與原始圖相等

而圖與圖之間邊權則要看題目的要求。

為了更深入理解,來看一道例題改造路Revamping Trails

一看題目,咦,k好小啊

把一個點強行拆分為k個,原圖層代表使用0次升級路的機會,其他的圖分別表示使用了1次、2次...k次升級路的機會,然后就可以連邊了。考慮每層之間的關系,第i層與第i+1層的邊的權值為0,等於用掉了一次升級路的機會。

然后因為這題卡SPFA,所以在跑一遍dijkstra就行了。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=10000+10;
int n,m,k;
vector<int>ver[MAXN*21];
vector<int>edge[21*MAXN];
int d[MAXN*21];
bool vis[MAXN*21];
struct Node
{
    int dis,pos;
    bool operator <(const Node &x)const
    {
        return x.dis<dis;
    }
};
inline int read()
{
    int tot=0;
    char c=getchar();
    while(c<'0'||c>'9')
        c=getchar();
    while(c>='0'&&c<='9')
    {
        tot=(tot<<1)+(tot<<3)+c-'0';
        c=getchar();
    }
    return tot;
}
inline void dijkstra()
{
    priority_queue<Node>q;
    q.push((Node){0,1});
    while(q.size())
    {
        Node now=q.top();
        q.pop();
        int x=now.pos,y=now.dis;
        if(vis[x])continue;
        vis[x]=1;
        for(int i=0;i<ver[x].size();i++)
        {
            int t=ver[x][i];
            if(d[t]>y+edge[x][i])
            {
                d[t]=y+edge[x][i];
                if(!vis[t])q.push((Node){d[t],t});
            }
        }
    }
}
int main()
{
    n=read();m=read();k=read();
    memset(d,0x3f,sizeof(d));
    d[1]=0;
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int x=read(),y=read(),z=read();
        ver[x].push_back(y);
        edge[x].push_back(z);
        ver[y].push_back(x);
        edge[y].push_back(z);
        for(int j=1;j<=k;j++)
        {
            ver[j*n+x].push_back(j*n+y);
            edge[j*n+x].push_back(z);
            ver[j*n+y].push_back(j*n+x);
            edge[j*n+y].push_back(z);
            ver[(j-1)*n+x].push_back(j*n+y);
            edge[(j-1)*n+x].push_back(0);
            ver[(j-1)*n+y].push_back(j*n+x);
            edge[(j-1)*n+y].push_back(0);
        }
    }
    /*for(int i=1;i<=2*n;i++)
    {
        for(int j=0;j<ver[i].size();j++)
        {
            cout<<i<<" "<<ver[i][j]<<" "<<edge[i][j]<<endl;
        }
    }*/
    dijkstra();
    int ans=d[n];
    /*for(int i=1;i<=2*n;i++)cout<<d[i]<<" ";
    cout<<endl;*/
    for(int i=1;i<=k;i++)
    {
        ans=min(ans,d[i*n+n]);
    }
    cout<<ans<<endl;
    return 0;
}

練習:
飛行路線
凍結
最優貿易


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