图的基本算法

Posted 2021-12-15 Ja_King_ZH

图的基本算法

• • bellman-ford算法
  • dijkstra算法
  • Floyd算法
  • spfa算法
  • prim算法（最小生成树）
  • 拓扑排序
  • 图的dfs和bfs

bellman-ford算法

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N=510,M=10010;
int dist[N],backup[N];
int n,m,k;
struct edge
    int a,b,w;
edges[M];
int bellman_ford()
    memset(dist,0x3f,sizeof(dist));
    dist[1]=0;
    for(int i=0;i<k;i++)
        memcpy(backup,dist,sizeof dist);
        for(int j=1;j<=m;j++)
            int a=edges[j-1].a,b=edges[j-1].b,w=edges[j-1].w;
            dist[b]=min(dist[b],backup[a]+w);
        
    
    //if(dist[n]>0x3f3f3f3f/2)return -1;
    return dist[n];

int main()
    cin>>n>>m>>k;
    for(int i=0;i<m;i++)
        int a,b,w;
        cin>>a>>b>>w;
        edges[i]=a,b,w;
    
    int t=bellman_ford();
    if(t>0x3f3f3f3f/2)puts("impossible");
    else cout<<t;
    return 0;

dijkstra算法

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

const int N=510;

int g[N][N];    //为稠密阵所以用邻接矩阵存储
int dist[N];    //用于记录每一个点距离第一个点的距离
bool st[N];     //用于记录该点的最短距离是否已经确定

int n,m;

int Dijkstra()

    memset(dist,0x3f,sizeof dist);
    dist[1]=0;
    for(int i=0;i<n;i++)
        int t=-1;
        for(int j=1;j<=n;j++)
            if(!st[j]&&(t==-1||dist[t]>dist[j]))
                t=j;
        
        st[t]=true;
        for(int u=1;u<=n;u++)
            dist[u]=min(dist[u],dist[t]+g[t][u]);
        
    
    if(dist[n]==0x3f3f3f3f)return -1;
    return dist[n];

int main()

    cin>>n>>m;

    memset(g,0x3f,sizeof g);    //初始化图 因为是求最短路径
                                //所以每个点初始为无限大

    while(m--)
    
        int x,y,z;
        cin>>x>>y>>z;
        g[x][y]=min(g[x][y],z);     //如果发生重边的情况则保留最短的一条边
    

    cout<<Dijkstra()<<endl;
    return 0;

Floyd算法

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N=210;
int g[N][N];
int m,n,k;
int main()
    cin>>n>>m>>k;
    for(int i=1;i<=n;++i)
        for(int j=1;j<=n;++j)
            if(i==j)g[i][j]=0;
            else g[i][j]=999999;
    for(int i=0;i<m;i++)
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        g[a][b]=min(g[a][b],c);
    
    for(int v=1;v<=n;v++)
        for(int i=1;i<=n;i++)
            for(int j=1;j<=n;j++)
                if(g[i][j]>g[i][v]+g[v][j])
                    g[i][j]=g[i][v]+g[v][j];
            
        
    
    while(k--)
        int x,y;
        cin>>x>>y;
        if(g[x][y]>= 900000)printf("impossible\\n");
        else cout<<g[x][y]<<endl;
    
    return 0;

spfa算法

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<queue>
using namespace std;
const int N=1e5+10;
int e[N],ne[N],h[N],w[N],idx;
int n, m;
int dist[N];
bool st[N];
void add(int a,int b,int c)
    e[idx]=b,w[idx]=c,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;

int spfa()
    memset(dist,0x3f,sizeof dist);
    dist[1]=0;
    queue<int>q;
    q.push(1);
    st[1]=true;
    while(!q.empty())
        int t=q.front();
        q.pop();
        st[t]=false;
        for(int i=h[t];i!=-1;i=ne[i])
            int j=e[i];
            if(dist[j]>dist[t]+w[i])
                dist[j]=dist[t]+w[i];
                if(!st[j])
                    q.push(j);
                    st[j]=true;
                
            
        
    
    //if(dist[n]==0x3f3f3f3f)return -1;
    return dist[n];

int main()
    memset(h,-1,sizeof(h));
    cin>>n>>m;
    for(int i=0;i<m;i++)
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        add(a,b,c);
    
    int t=spfa();
    if(t==0x3f3f3f3f)puts("impossible");
    else cout<<t;
    return 0;

prim算法（最小生成树）

#include<cstring>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;

const int N=510;
int n,m;
int g[N][N],dist[N];
bool st[N];

int prim()
    memset(dist,0x3f,sizeof dist);
    int ans=0;
    for(int i=1;i<=n;i++)
        int t=-1;
        for(int j=1;j<=n;j++)
            if(!st[j]&&(t==-1||dist[j]<dist[t]))
                t=j;
        
        st[t]=true;
        if((i-1)&&dist[t]==0x3f3f3f3f)return 0x3f3f3f3f;

        if(i-1) ans+=dist[t];

        for(int v=1;v<=n;v++)
            dist[v]=min(dist[v],g[t][v]);
        

    
    return ans;


int main() 
    memset(g,0x3f,sizeof g);
    cin >> n >> m;
    while(m--)
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        g[a][b]=g[b][a]=min(g[a][b],c);
    
    int t=prim();
    if(t==0x3f3f3f3f)cout<<"impossible";
    else cout<<t;
    return 0;

拓扑排序

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N=1e5+10;
int e[N],ne[N],h[N],idx;
int n,m;
int q[N],d[N];
void add(int a,int b)
    e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;

bool topsort()
    int hh=0,tt=-1;
    for(int i=1;i<=n;i++)
        if(d[i]==0)q[++tt]=i;
    
    while(hh<=tt)
        int t=q[hh++];
        for(int i=h[t];i!=-1;i=ne[i])
            int j=e[i];
            d[j]--;
            if(d[j]==0) q[++tt]=j;
        
    
    return tt==n-1;

int main()
    memset(h,-1,sizeof h);
    cin>>n>>m;
    for(int i=0;i<m;i++)
        int a,b;
        cin>>a>>b;
        add(a,b);
        d[b]++;
    
    if(topsort())
        for(int i=0;i<n;i++)
            cout<<q[i]<<' ';
        
    
    else
        cout<<-1;
    
    return 0;

图的dfs和bfs

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<queue>
#include<stdio.h>
using namespace std;

//dfs求岛屿面积
const int N = 1100;
int arr[N][N], book[N][N], sum = 1, m, n, x, y;
void dfs(int x, int y) 
	int dx[4] =  1,0,-1,0 ;
	int dy[4] =  0,1,0,-1 ;
	int ddx, ddy;
	for (int i = 0;i < 4;i++) 
		ddx = x + dx[i];
		ddy = y + dy[i];
		if (ddx > m || ddx<1 || ddy>n || ddy < 1)
			continue;
		if (arr[ddx][ddy] 
以上是关于图的基本算法的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
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 数据结构 图的基本操作要C语言的完整代码！！
 算法导论——lec 10 图的基本算法及应用
 计算图的最短距离--Dijkstra算法