五一 DAY 5

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了五一 DAY 5相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

 

 

 

 

 

五一  DAY 5

技术图片

 

技术图片

技术图片

       V  点  1----n

       E  边 

技术图片

 

技术图片

技术图片

 

/*
Given a graph with N nodes and M unidirectional edges.
Each edge e_i starts from u_i to v_i and weights w_i
Output a travelsal from node 1 and output degree of each node.

给出了一个具有n个节点和m个单向边的图。
每边E_i从U_i开始到V_i,重量W_i
从节点1输出一个航迹,输出每个节点的度数。
*/
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 5005;

int ideg[N], odeg[N], n, m, edg[N][N];
bool visited[N];

void travel(int u, int distance)
{
    cout << u << " " << distance << endl; visited[u] = true;
    for (int v = 1; v <= n; v++)
        if (edg[u][v] != -1 && !visited[v])
            travel(v, distance + edg[u][v]); //if there is an edge (u, v) and v has not been visited, then travel(v)
}
int main()
{
    cin >> n >> m;
    memset(edg, -1, sizeof edg);    //没有边 
    memset(visited, false, sizeof visited);  //没访问 
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, edg[u][v] = w, odeg[u]++, ideg[v]++;   //u出度,V入度 
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        cout << ideg[i] << " " << odeg[i] << endl;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        if (!visited[i]) travel(i, 0);
}

 

 

 技术图片

技术图片

技术图片

技术图片

 

 数组版本:

/*
Given a graph with N nodes and M unidirectional edges.
Each edge e_i starts from u_i to v_i and weights w_i
Output a travelsal from node 1 and output degree of each node.

给出了一个具有n个节点和m个单向边的图。
每边E_i从U_i开始到V_i,重量W_i
从节点1输出一个航图,输出每个节点的度数。
*/
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 5005;

struct edge {
    int u, v, w; edge *next;
    edge(int _u, int _v, int _w, edge *_next):
        u(_u), v(_v), w(_w), next(_next) {}
};
edge *head[N]; //List[u] stores all edges start from u  最前面节点 
int ideg[N], odeg[N], n, m;
bool visited[N];

void add(int u, int v, int w)
{
    edge *e = new edge(u, v, w, head[u]);
    head[u] = e;
}
void travel(int u, int distance)
{
    cout << u << " " << distance << endl; visited[u] = true;
    for (edge *e = head[u]; e ; e = e -> next)
        if (!visited[e -> v])
            travel(e -> v, distance + e -> w); //if there is an edge (u, v) and v has not been visited, then travel(v)
}
int main()
{
    cin >> n >> m;
    memset(visited, false, sizeof visited);
    memset(head, 0, sizeof head);
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, add(u, v, w), odeg[u]++, ideg[v]++;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        cout << ideg[i] << " " << odeg[i] << endl;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        if (!visited[i]) travel(i, 0);
}

 

 指针版本:

Head   :   边的编号

 技术图片

技术图片

技术图片

技术图片

 

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 5005;

struct edge {
    int u, v, w, next;
}edg[N];

int head[N]; //List[u] stores all edges start from u
int ideg[N], odeg[N], n, m, cnt; //cnt: numbers of edges
bool visited[N];

void add(int u, int v, int w)
{
    int e = ++cnt;
    edg[e] = (edge){u, v, w, head[u]};
    head[u] = e;
}
void travel(int u, int distance)
{
    cout << u << " " << distance << endl; visited[u] = true;
    for (int e = head[u]; e ; e = edg[e].next)
        if (!visited[edg[e].v])
            travel(edg[e].v, distance + edg[e].w); //if there is an edge (u, v) and v has not been visited, then travel(v)
}
int main()
{
    cin >> n >> m; cnt = 0;
    memset(visited, false, sizeof visited);
    memset(head, 0, sizeof head);
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, add(u, v, w), odeg[u]++, ideg[v]++;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        cout << ideg[i] << " " << odeg[i] << endl;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        if (!visited[i]) travel(i, 0);
}

/*
Given a graph with N nodes and M unidirectional edges.
Each edge e_i starts from u_i to v_i and weights w_i
Output a travelsal from node 1 and output degree of each node.
*/

 

 

 技术图片

技术图片

和传统二维数组相比,可以防止浪费,用多少开多少

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 5005;

struct edge {
    int u, v, w;
};
//vector<edge> edg;   //edg是变长数组 
vector<edge> edg[N];   //n个变长数组 
int ideg[N], odeg[N], n, m, cnt; //cnt: numbers of edges
bool visited[N];

void add(int u, int v, int w)
{
    edg[u].push_back((edge){u, v, w});//(edge){u, v, w}强制类型转化 
}
void travel(int u, int distance)
{
    cout << u << " " << distance << endl; visited[u] = true;
    for (int e = 0; e < edg[u].size(); e++)
        if (!visited[edg[u][e].v]) //以u出发的第e条出边 
            travel(edg[u][e].v, distance + edg[u][e].w); //if there is an edge (u, v) and v has not been visited, then travel(v)
}
int main()
{
    cin >> n >> m; cnt = 0;
    memset(visited, false, sizeof visited);
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, add(u, v, w), odeg[u]++, ideg[v]++;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        cout << ideg[i] << " " << odeg[i] << endl;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        if (!visited[i]) travel(i, 0);
}

/*
Given a graph with N nodes and M unidirectional edges.
Each edge e_i starts from u_i to v_i and weights w_i
Output a travelsal from node 1 and output degree of each node.
*/

 

 

技术图片     MST问题

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也就是保留点,删除边(不一定每个点都要留下)

生成树不唯一,数量是指数级别

技术图片

蓝色的边和点构成一个生成树

红色的边和点构成一个生成树

 

 技术图片

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瓶颈生成树

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显然红色的树更合题意

 

 

技术图片

所以此处可以用到并查集

 

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最常用

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把边拿掉,一点一点加进去

判断是否连通,并查集

 

为什么克鲁斯卡尔是对的

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反正最后还是要吧a,v,连起来,早连接,权值小

 

 

严谨证明:

消圈算法(麻烦,不用)

假设原图有个圈

技术图片

不断断开权值最大边

剩下的就是最小生成树

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int maxn = 1000005;
struct edge {
    int u, v, w;
}edg[maxn];
int n, m, p[maxn], ans = 0;

bool cmp(edge a, edge b)  //小到大 
    {return a.w < b.w;}
int findp(int t) 
    {return p[t] ? p[t] = findp(p[t]) : t;}
bool merge(int u, int v)
{
    u = findp(u); v = findp(v);
    if (u == v) return false;
    p[u] = v; return true;
}
int main()
{
    cin >> n >> m;
    for (int i = 1, u, v, w; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, edg[i] = (edge){u, v, w};  
    sort(edg + 1, edg + m + 1, cmp);
    
    for (int i = 1; i <= m; i++)
        if (merge(edg[i].u, edg[i].v))  //并茶几 
            ans = max(ans, edg[i]. w);
    cout << ans << endl;
}

 

 

 

 Prim 

有些麻烦

先选择一号点,所有出边中最小的,联通,

然后找距离连通块最近的点,联通

总结: 先选择一号点,找出与当前联通快最小的边

(一个联通快,不断扩大)

 

 

Kosaraju

N个连通块,不断合并

第一轮每个连通块找到与他相连的最小边

(用堆优化)

 

 

技术图片

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 技术图片给出一张图

 

简单路径:不经过重复的点

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鬼畜路径:可以转圈圈

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路径的长度:

路径中所有边,边权值和

 

 

技术图片  SSP

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 技术图片

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 技术图片

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用中心点更新最短路

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 505;
const int inf = 1 << 29;

int d[N][N], n, m;       //邻接矩阵存图
int main()
{
    cin >> n >> m;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        for (int j = 1; j <= n; j++)
        {
          if(i==j) d[i][j]=0;  //d[i][i]应该为0 ,我到我自己 
          else  d[i][j]=inf;
        } //初始化无穷大 
         
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, d[u][v] = min(d[u][v], w); //处理重边 

    for (int k = 1; k <= n; k++)     
        for (int i = 1; i <= n; i++)
            for (int j = 1; j <= n; j++)
                d[i][j] = min(d[i][j], d[i][k] + d[k][j]);
    //必须先枚举中间点 
    
    //可以求出任意两点间的最短路径 
}

 

 

 技术图片

    

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一般来说题目只能做n<=500

结束后枚举d[u][u]如果有负数,证明有负权环

 

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Floyd不可以处理负权环,但是可以判定有无

 

 

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技术图片

 

 技术图片

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[代码]:

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 1e5 + 5;
const int inf = 1 << 29;

struct edge{
    int u, v, w;
}edg[N];
int d[N], n, m, S;
int main()
{
    cin >> n >> m >> S;
    for (int i = 1; i <= n; i++) d[i] = inf;
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, edg[i] = (edge){u, v, w};
        
    d[S] = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++)      //n点 
        for (int j = 1; j <= m; j++)  //枚举m条边 
        {
            int u = edg[j].u, v = edg[j].v, w = edg[j].w;
            d[v] = min(d[v], d[u] + w);
        }
}

 

 

 

 

 

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其实是bellman-ford的队列优化版

技术图片

对比bellman-ford

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一共n个点,全局松弛,把所有边都松弛一遍

技术图片

假设点1可以更新点3,点5,

第一次全局更新的时候没有把2,4 更新的更小,下一轮也不用更新他了,否则就是重复计算

 技术图片

由于3,5被更新的更小,所以他们的出边继续更新才有机会把下面的点最短路径更新的更小

 技术图片

 

 

技术图片

技术图片

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      但是Spfa 会被网格图卡的很慢

 

 

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 1e5 + 5;
const int inf = 1 << 29;

struct edge{      //邻接表 
    int u, v, w;
};
vector<edge> edg[N];
int d[N], n, m, S;  //d是答案 

queue<int> Queue;  
bool inQueue[N];
int cntQueue[N];

void add(int u, int v, int w)
{
    edg[u].push_back((edge){u, v, w});
}
int main()
{
    cin >> n >> m >> S;
    for (int i = 1; i <= n; i++) d[i] = inf;
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, add(u, v, w);
        
    d[S] = 0; inQueue[S] = true; Queue.push(S); //放进s点 
    while (!Queue.empty())
    {
        int u = Queue.front(); Queue.pop(); inQueue[u] = false;
        for (int e = 0; e < edg[u].size(); e++)
        {
            int v = edg[u][e].v, w = edg[u][e].w;
            if (d[v] > d[u] + w)
            {
                d[v] = d[u] + w;
                if (!inQueue[v])
                {
                    Queue.push(v); ++cntQueue[v]; inQueue[v] = true;
                    if (cntQueue[v] >= n) {cout << "Negative Ring" << endl; return 0;} //发现负权环 
                }
            }
        }
    }
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        cout << d[i] << endl;
}

 

 

 

 技术图片

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用起点松弛其余点,假设点 1 是距离S最近的点,找到这个点之后就用它再来更新下面的点

技术图片

then,不管S和点1 ,找到d最小的点2 更新,它的 d是真实值

 

技术图片

技术图片

         因为它已经被更新过了,而且外边的点的边权都比它大

 

 技术图片

技术图片

 技术图片

 

 

[代码]:

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 1e5 + 5;
const int inf = 1 << 29;

struct edge{
    int u, v, w;
};
vector<edge> edg[N];
int d[N], n, m, S;

bool relaxed[N];   //表示一个元素是否在队列 
/*struct Qnode {
    int u, du;
    bool operator<(const Qnode &v)
        const {return v.du < du;}
};
priority_queue<Qnode> PQueue;
*/
void add(int u, int v, int w)
{
    edg[u].push_back((edge){u, v, w});
}
int main()
{
    cin >> n >> m >> S;
    for (int i = 1; i <= n; i++) d[i] = inf;   
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, add(u, v, w);
        
    d[S] = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        int u = 1; while (relaxed[u]) ++u;
        for (int j = 1; j <= n; j++)
            if (!relaxed[j] && d[j] < d[u]) u = j;
        //find a node u not relaxed yet with smallest d(u)
        //寻找第一个不在队列里的 d最小的u 
        relaxed[u] = true;
        for (int e = 0; e < edg[u].size(); e++)
        {
            int v = edg[u][e].v, w = edg[u][e].w;
            d[v] = min(d[v], d[u] + w);
        }
    }
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        cout << d[i] << endl;
}

 

 

 [堆优化Dijkstra]:

//加优化 
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 1e5 + 5;
const int inf = 1 << 29;

struct edge{
    int u, v, w;
};
vector<edge> edg[N];
int d[N], n, m, S;

bool relaxed[N];
struct Qnode {     //堆里元素 
    int u, du;
    bool operator<(const Qnode &v)    //const不能少 
        const {return v.du < du;}    //小的在队顶 
};
priority_queue<Qnode> PQueue;      //优先队列 

void add(int u, int v, int w)
{
    edg[u].push_back((edge){u, v, w});
}
int main()
{
    cin >> n >> m >> S;
    for (int i = 1; i <= n; i++) d[i] = inf;
    for (int u, v, w, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v >> w, add(u, v, w);
        
    d[S] = 0; PQueue.push((Qnode){S, 0});  //需要更新的点 
    while (!PQueue.empty())
    {
        int u = PQueue.top().u; PQueue.pop();  //对不为空 
        if (relaxed[u]) continue;   //松弛过就不松 
            //if edges staring from u are already relaxed, no need to relax again.
        relaxed[u] = true;     //打标机 
        for (int e = 0; e < edg[u].size(); e++)  //枚举出边 
        {
            int v = edg[u][e].v, w = edg[u][e].w; //u v 是w的出边 
            if (d[v] > d[u] + w)
            {
                d[v] = d[u] + w;
                PQueue.push((Qnode){v, d[v]});   
                //if d(v) is updated, push v into PQueue
            }
        }
    }
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        cout << d[i] << endl;
}

 

 技术图片

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技术图片

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 将有向图的所有的有向边替换为无向边,所得到的图称为原图的基图。如果一个有向图的基图是连通图,则有向图是弱连通图

技术图片

技术图片

技术图片

找拓扑序的方法:

1.找出度为0 的点,放在拓扑序列最后面,指向该点的边删掉,与所删除的边起点出度数-1

2.重复以上操作,得出拓扑序

 

 

结论1 有拓扑序一定是DAG

结论2   任意DAG一定有拓扑序

           任意DAG一定有出度为0的点,否则有环,

          出度为0的点放在拓扑序最后

          把这个点和他的入度边删去,图还是个DAG

          同上操作,做完后就是拓扑序

 

 技术图片

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 1e5 + 5;
const int inf = 1 << 29;

struct edge{
    int u, v;
};
vector<edge> edg[N];
int n, m, outdeg[N], ans[N];

queue<int> Queue;   //出度为0 
void add(int u, int v)
{
    edg[u].push_back((edge){u, v});
}
int main()
{
    cin >> n >> m;
    for (int u, v, i = 1; i <= m; i++)
        cin >> u >> v, add(v, u), outdeg[u]++; //找入度,倒着记录 
        
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        if (outdeg[i] == 0) Queue.push(i);
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        if (Queue.empty())
            {printf("Not DAG"); return 0;}
        int u = Queue.front(); Queue.pop(); ans[n - i + 1] = u; //倒着 
        for (int e = 0; e < edg[u].size(); e++) //指向u的边删掉 
        {
            int v = edg[u][e].v;  //指向u的点 出度减少 
            if (--outdeg[v] == 0) //先自减,再使用 
               Queue.push(v);
        }
    }
}

 

pro1   

考虑DAG上找单元最短路

技术图片

1到不了3

1松弛出边7 5 出边肯定在自己后边

技术图片

然后出边在更新自己出边,直达完成

自己被更新完就不能被改变了,他要继续更新自己出边

 技术图片

 

pro 2

考虑DAG求拓扑排序数量

(做不到)

 

 

技术图片

技术图片

 

 技术图片

      就是

 

以上是关于五一 DAY 5的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

五一 DAY 6

五一 DAY 4

五一培训 Day1

蓝桥杯真题训练 五一 3/5

GDOI2017 五一游玩记

day06-jsp