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ACwing 853 - 有边数限制的最短路(Bellman - Ford)

热度:46   发布时间:2024-02-13 17:02:57.0

给定一个n个点m条边的有向图,图中可能存在重边和自环, 边权可能为负数。

请你求出从1号点到n号点的最多经过k条边的最短距离,如果无法从1号点走到n号点,输出impossible。

注意:图中可能 存在负权回路 。

输入格式

第一行包含三个整数n,m,k。

接下来m行,每行包含三个整数x,y,z,表示存在一条从点x到点y的有向边,边长为z。

输出格式

输出一个整数,表示从1号点到n号点的最多经过k条边的最短距离。

如果不存在满足条件的路径,则输出“impossible”。

数据范围
1≤n,k≤500,
1≤m≤10000,
任意边长的绝对值不超过10000。

输入样例:

3 3 1
1 2 1
2 3 1
1 3 3

输出样例:

3

题目大意:

给出一个图,最多能走 k 条边,询问是否能到达 n 点, 如果可以到达则输出最短距离,如果不能到达则输出 “impossible” 。

解题思路:

既然存在负权边,则两种dijkstra都不能用了,考虑bellm - ford 和 spfa,但这道题有边数限制,只能走不超过 k 条边,询问能否到达n点,只能用bellm - ford 了。先看下bellm - ford 的核心算法

for (int i = 0; i < n; i ++){for (int j = 1; j <= m; j ++){int a = e[j].a, b = e[j].b, w = e[j].w;dis[b] = min(dis[b], dis[a] + w);}}

我们发现有内外两重循环,从作用上来看,外循环是走n条边(其实最多走n - 1 条边就够了,因为n 个点,最远n - 1条边),内循环则是枚举所有边进行松弛,既然只能走 k 次,那么改一下外循环,改成

for (int i = 0; i < k;  i++)

即可,因为我们最多走k条边,即最多走n 条边,所以改外循环就可以,内循环也要稍加修改,这里要借助一个存档数组backup,存dis上一次的状态,每次用上一次的状态去更新,如果不借助backup则会串联,举个例子:

  • 1 2 1
  • 2 3 1
  • 1 3 4

n = 3, k = 1,很好想,最后dis[n] 应该是 4 ,但是如果不借助backup数组存档,在第一次跑内循环的时候 dis[2] = min(dis[2], dis[1] + 1) = 1 这里是正确的,再往下走,dis[3] = min(dis[3], dis[2] + 1) = 2,这里就出错了,因为只能走一条边,这里却走了两条,所以我们应该用上一次 dis 的状态去更新,借助一个 backup 数组即可。

Code:

#include <iostream>
#include <cstring>using namespace std;const int N = 1e4 + 50;int n, m, k;
int dis[N], backup[N];struct edge { int a, b, w; } e[N];void bellman()
{memset(dis, 0x3f, sizeof dis);dis[1] = 0;for (int i = 0; i < k; i ++)//最多经过 k 条边{memcpy(backup, dis, sizeof dis);//每次用上一次的状态去更新for (int j = 1; j <= m; j ++){int a = e[j].a, b = e[j].b, w = e[j].w;dis[b] = min(dis[b], backup[a] + w);}}
}int main()
{cin >> n >> m >> k;for (int i = 1; i <= m; i ++)cin >> e[i].a >> e[i].b >> e[i].w;bellman();if (dis[n] > 0x3f3f3f3f / 2) puts("impossible");else cout << dis[n] << endl;return 0;
}