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搜索与图论 ---- Bellmen-ford 算法求最短路 及 路径输出

热度:100   发布时间:2023-11-23 12:51:32.0

Bellmen-ford 算法

进行 n-1 次循环,每次循环,枚举每条边,看是否可以更新当前的边(三角不等式)

dist [ a ] = min ( dist [ a ] ,dist [ b ] + t )
等同于 dist [ a ] <= dist [ b ] + t

备份数组 backup [ ] ,目的是为了防止发生串联( 题目存在更新次数时,串联会影响最终结果答案 )

串联就是,用已经更新的边再次去更新下一条边。
在这里插入图片描述

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=0;j<m;j++){
    int a=edge[j].a,b=edge[j].b,w=edge[j].w;if(dist[b]>backup[a]+w){
    dist[b]=dist[a]+w;pre[b]=a;}}}
}

bellmen-ford 算法输出路径

初始化 pre [ ] 数组 pre [ i ] = i

for(int i=1;i<=n;i++) pre[i]=i;

void print(int st,int ed)
{
    if(st==ed){
    cout<<st<<" ";return ;}print(st,pre[ed]);cout<<ed<<endl;
}

题目链接

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

bellmen–ford 算法

bellmen–ford 算法不允许有负环,当存在负环时,对应负环所在路径上得到的最小值不一定是最短路;但是bellmen–ford 算法的 for 循环的意义是,在不超过 k 条边的最短路,因此可以避免出现负环存在而影响的结果
同时为避免串联的情况,需要设置一个备份,backup ;

代码样例

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<vector>
#include<stack>
#include<queue>
#include<sstream>
#include<map>#define x first
#define y secondusing namespace std;
typedef long long ll;
typedef pair<int, int> PII;
const int N = 510, M = 10010;
const int MOD = 1000000007;
const int INF = 0x3f3f3f3f;int gcd(int a, int b){
    return b ? gcd(b, a % b) : a;}
int lowbit(int x) {
    return x & -x;}int n, m, k;
struct Edge{
    int a, b, w;
}edge[M];
int dist[N];
int backup[N];bool 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 = 0; j < m; j ++ ){
    int a = edge[j].a;int b = edge[j].b;int w = edge[j].w;dist[b] = min(dist[b], w + backup[a]);}}if(dist[n] > 0x3f3f3f3f / 2) return false;return true;}int main()
{
    cin >> n >> m >> k;for(int i = 0; i < m; i ++ ){
    int a, b, w;cin >> a >> b >> w;edge[i] = {
    a, b, w};}if(bellman_ford()) cout << dist[n] << endl;else cout << "impossible" << endl;return 0;
}