最短路之SPFA算法
来源:互联网 发布:知乎lookfantastic 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 09:32
计算最短路用Floyd的复杂度太高了,有什么办法可以优化一下呢,我们可以看到Floyd的很大一部分开销花在了计算其他不需要的的路径长度上,如果我只需要计算一个点到另一个点的距离,有没有什么方法呢?
答案就是将Bellman-Ford进行优先队列优化这就是SPFA算法
这个算法是1994年西安交通大学段凡丁提出的,很奇怪Floyd提出这么长时间居然没有人提出用队列进行优化
算法第一步:首先用一个二维vector建立一个无向图,每条边的长度初始化为INF
第二步:将每个点和每条边输入
第三步:初始化一个队列,输入起始点和终点,从起点开始遍历,将遍历到的每个点放入queue,假如a到b的距离原来为c,但图中储存着一个点map[a][b]=d,,如果d能够缩短a到b的距离(a < b),就将这个点的距离缩短为c.
第四步:重复循环上述操作,当操作到重点是结束,或者当队列为空时结束(不存在最短路)
这种方法的最坏情况需要O(NM),但相比于Floyd来说已经优化了很多,因为很难遇到需要遍历全部点和边的情况
但最重要的是,SPFA能够解决边权是负数的情况,解决方法为判断这个点进入队列的次数是否超过N次,如果超过N次,也就是说它能够N次优化两个点之间的距离,也就是一个点如果是正数,不可能将图中的每一个点有优化,除非是负边权
附上AC代码:
//spfa就是基于Bellman-Ford的队列优化/*时间复杂度:最坏O(NM)适用情况:稀疏图,和边关系密切可以解决负权*/#include<bits/stdc++.h>using namespace std;const int maxn =1e3+5;int d[maxn],inq[maxn];vector<pair<int,int> >E[maxn];void init(){ for(int i=0;i<maxn;i++) E[i].clear(); for(int i=0;i<maxn;i++) d[i]=1e9; for(int i=0;i<maxn;i++) inq[i]=0;}int main(){ int n,m; while(cin>>n>>m) { init(); for(int i=0;i<m;i++) { int x,y,s; cin>>x>>y>>s; E[x].push_back(make_pair(y,s)); E[y].push_back(make_pair(x,s)); } int s,t; cin>>s>>t; queue<int>Q; Q.push(s),d[s]=0,inq[s]=1; while(!Q.empty()) { int x=Q.front();Q.pop();inq[x]=0; for(int i=0;i<E[x].size();i++) { int y=E[x][i].first,l=E[x][i].second; if(d[y]>d[x]+l) { d[y]=d[x]+l; if(inq[y]==1) continue; inq[y]=1; Q.push(y); } } } if(d[t]==1e9) cout<<-1<<endl; else cout<<d[t]<<endl; } return 0;}
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