【bzoj1598】【 [Usaco2008 Mar]牛跑步】启发式搜索思路+spfa
来源:互联网 发布:erp沙盘软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 04:49
(上不了p站我要死了,侵权度娘背锅)
最近复习搜索,先从启发式搜索来吧。
感觉启发式搜索这玩意挺玄学的,先从其思想入手,做一道经典的K短路。
Description
BESSIE准备用从牛棚跑到池塘的方法来锻炼. 但是因为她懒,她只准备沿着下坡的路跑到池塘, 然后走回牛棚. BESSIE也不想跑得太远,所以她想走最短的路经. 农场上一共有M (1 <= M <= 10,000)条路, 每条路连接两个用1..N(1 <= N <= 1000)标号的地点. 更方便的是,如果X>Y,则地点X的高度大于地点Y的高度. 地点N是BESSIE的牛棚;地点1是池塘. 很快, BESSIE厌倦了一直走同一条路.所以她想走不同的路,更明确地讲,她想找出K (1 <= K <= 100)条不同的路经.为了避免过度劳累,她想使这K条路经为最短的K条路经. 请帮助BESSIE找出这K条最短路经的长度.你的程序需要读入农场的地图, 一些从X_i到Y_i 的路经和它们的长度(X_i, Y_i, D_i). 所有(X_i, Y_i, D_i)满足(1 <= Y_i < X_i; Y_i < X_i <= N, 1 <= D_i <= 1,000,000).
Input
* 第1行: 3个数: N, M, 和K
* 第 2..M+1行: 第 i+1 行包含3个数 X_i, Y_i, 和 D_i, 表示一条下坡的路.
Output
* 第1..K行: 第i行包含第i最短路经的长度,或-1如果这样的路经不存在.如果多条路经有同样的长度,请注意将这些长度逐一列出.
Sample Input
5 8 7
5 4 1
5 3 1
5 2 1
5 1 1
4 3 4
3 1 1
3 2 1
2 1 1
Sample Output
1
2
2
3
6
7
-1
HINT
输出解释:
路经分别为(5-1), (5-3-1), (5-2-1), (5-3-2-1), (5-4-3-1),
(5-4-3-2-1).
启发式搜索的关键在于估价函数。这个估价函数可以用于搜索的剪枝,当然也可以应用于这种直接判断的问题。
估价函数通常为:f(n)=g(n)+h(n),g(n)表示到达n状态的实际(已用)步数,h(n)则是n状态到达目标状态的最佳路径的估计。
在此题中,一个点的估价 f(u)=step(u)+dis(u),step(u)表示到达这个点已经经过的状态,相当于g函数,而dis(u)是u到终点的精确最短路,相当于h函数。意思是:这个u点在这种状态(走了一些路到达u)下,到达终点的最小距离。
具体做法为:将已到达点(有step(u)值的)扔进优先队列里面,按step(u)+dis(u)排序。每次取队首元素,像四周更新。第k次到达终点的估价f(n)就是k短路。
注意队列中可以有多个相同的点,但是其估价函数f(n)是不同的。这是因为这个点可以由多条路径到达,所以step(u)的函数值不同。
到这里就可以稍微理解到启发式搜索的估价函数了。这个估价函数并不是真实会走的方案,而是给我们的一个参考。真实的方案是我们从当前节点(状态)扩展出去的所有方案。也就是说,所有情况我们仍然可以遍历到,但是估价函数帮助我们先向期望的答案搜索。
说了这么多感觉还是没有扯清楚。。
1A代码
(另外,才发现写了这么久的堆优化spfa就是堆优化的dijkstra。。qwq)
#include<queue>#include<cstdio>#include<cstring>#include<algorithm>using namespace std;#define ll long long #ifdef WIN32#define RIN "%I64d"#else#define RIN "%lld"#endiftemplate <typename T>inline void read(T &res){ T k=1,x=0;char ch=0; while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')k=-1;ch=getchar();} while(ch>='0'&&ch<='9'){x=(x<<3)+(x<<1)+ch-'0';ch=getchar();} res=k*x;}const int N=1000+5;const int M=10000+5;priority_queue<pair<int,int>,vector<pair<int,int> >,greater<pair<int,int> > > q;int n,m,k;ll val1[M],val2[M];int head1[N],to1[M],nxt1[M],hh1=0;int head2[N],to2[M],nxt2[M],hh2=0;bool exi[N];ll dis[N];ll ans[105],cnt=0;void adde1(int a,int b,ll v){ hh1++; to1[hh1]=b; val1[hh1]=v; nxt1[hh1]=head1[a]; head1[a]=hh1;}void adde2(int a,int b,ll v){ hh2++; to2[hh2]=b; val2[hh2]=v; nxt2[hh2]=head2[a]; head2[a]=hh2;}void spfa2(){ memset(dis,65,sizeof(dis)); while(!q.empty()) q.pop(); dis[1]=0; exi[1]=1; q.push(make_pair(dis[1],1)); while(!q.empty()){ int u=q.top().second;q.pop(); exi[u]=0; for(int i=head2[u];i;i=nxt2[i]){ int v=to2[i]; if(dis[u]+val2[i]<dis[v]){ dis[v]=dis[u]+val2[i]; if(!exi[v]){ exi[v]=1; q.push(make_pair(dis[v],v)); } } } }}void spfa1(){ while(!q.empty()) q.pop(); q.push(make_pair(dis[n],n)); while(!q.empty()){ int u=q.top().second,len=q.top().first;q.pop(); if(u==1){ ans[++cnt]=len; if(cnt>=k) break; continue; } for(int i=head1[u];i;i=nxt1[i]){ int v=to1[i]; q.push(make_pair(len-dis[u]+val1[i]+dis[v],v)); } }}int main(){ read(n),read(m),read(k); int x,y;ll d; for(int i=1;i<=m;i++){ read(x),read(y),read(d); if(x<y) swap(x,y); adde1(x,y,d),adde2(y,x,d); } spfa2(); memset(ans,-1,sizeof(ans)); spfa1(); for(int i=1;i<=k;i++) printf("%d\n",ans[i]); return 0;}
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