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最短路问题

最短路问题

最短路问题

最短路算法(Shortest Path Algorithm)是用来解决图中两点之间的最短路径的问题。常见的应用包括:地图导航、网络路由、游戏寻路等。根据图的性质(有向/无向、是否有负权边)和需求(单源/多源),常见的最短路算法有以下几种:


🚩1. Dijkstra 算法(迪杰斯特拉)

适用:边权非负、单源最短路

  • 思路:贪心 + 堆优化
    从起点出发,每次选择当前距离起点最近的未访问点,更新它的邻居。

  • 复杂度

    • 普通实现:O(n²)
    • 堆优化:O(m log n)(用优先队列)
priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, greater<>> pq;
vector<int> dist(n+1, INF);
dist[start] = 0;
pq.push({0, start});
while (!pq.empty()) {auto [d, u] = pq.top(); pq.pop();if (d > dist[u]) continue;for (auto [v, w] : adj[u]) {if (dist[v] > dist[u] + w) {dist[v] = dist[u] + w;pq.push({dist[v], v});}}
}

🚩2. Bellman-Ford 算法

适用:可处理负权边,单源最短路

  • 思路:动态规划思想,最多做 n-1 轮松弛操作
  • 可检测负权环
  • 复杂度:O(nm)
vector<int> dist(n+1, INF);
dist[start] = 0;
for (int i = 1; i < n; ++i)for (auto [u, v, w] : edges)if (dist[u] + w < dist[v])dist[v] = dist[u] + w;

🚩3. SPFA 算法(队列优化的 Bellman-Ford)

适用:单源最短路,能处理负权边,效率比 Bellman-Ford 好很多(在稀疏图中)

  • 思路:维护一个队列,只处理“可能更新别人的点”
  • 复杂度:最坏 O(nm),实际通常很快

🚩4. Floyd-Warshall 算法

适用:多源最短路径(任意两点)

  • 思路:动态规划,三层循环枚举中转点 k、起点 i、终点 j
  • 复杂度:O(n³)
  • 能处理负边权,但不能有负权环
for (int k = 1; k <= n; ++k)for (int i = 1; i <= n; ++i)for (int j = 1; j <= n; ++j)dist[i][j] = min(dist[i][j], dist[i][k] + dist[k][j]);

🚩5. A* 算法(启发式最短路)

适用:用于地图类路径规划,效率高于 Dijkstra(例如游戏寻路)

  • 思路:在 Dijkstra 的基础上,加一个“估价函数 h(x)”(例如曼哈顿距离),引导搜索方向
  • 复杂度:依赖启发函数,理论上最坏仍是 O(n log n)

🧠如何选择算法?

图类型/需求推荐算法
单源、无负权Dijkstra
单源、有负权Bellman-Ford / SPFA
多源任意两点Floyd-Warshall
实时导航/地图A*

3.6Dijkstra

3.6.1Dijkstra求最短路I

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,所有边权均为正值。

请你求出 1号点到 n号点的最短距离,如果无法从 1号点走到 n号点,则输出 −1。

输入格式

第一行包含整数 n和 m。

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 11 号点到 nn 号点的最短距离。

如果路径不存在,则输出 −1。

数据范围

1≤n≤500,

1≤m≤1e5,

图中涉及边长均不超过10000。

输入样例:

3 3

1 2 2

2 3 1

1 3 4

输出样例:

3

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<cstdio>
using namespace std;
const int N=1e6+10;
const int M=2*N;int h[N],e[N],w[N],ne[N],idx;
int g[510][510];
int dist[N];
int n,m;
bool st[N];void add(int a,int b,int c)
{e[idx]=b,w[idx]=c,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}//邻接矩阵法
int dijkstra1()
{memset(dist,0x3f,sizeof dist);dist[1]=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;for(int j=1;j<=n;j++)dist[j]=min(dist[j],dist[t]+g[t][j]);}if(dist[n]==0x3f3f3f3f) return -1;return dist[n];
}//邻接表法
int dijkstra2()
{memset(dist,0x3f,sizeof dist);dist[1]=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;for(int j=h[t];j!=-1;j=ne[j]){int k=e[j];dist[k]=min(dist[k],dist[t]+w[j]);}}if(dist[n]==0x3f3f3f3f) return -1;return dist[n];
}
int main()
{memset(h,-1,sizeof h);memset(g,0x3f,sizeof g);cin>>n>>m;for(int i=1;i<=m;i++){int a,b,c;cin>>a>>b>>c;g[a][b]=min(g[a][b],c);add(a,b,c);}cout<<dijkstra2();return 0;
}
3.6.2Dijkstra求最短路II

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,所有边权均为非负值。

请你求出 1号点到 n号点的最短距离,如果无法从 1号点走到 n号点,则输出 −1。

输入格式

第一行包含整数 n和 m。

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 1号点到 n号点的最短距离。

如果路径不存在,则输出−1。

数据范围

1≤n,m≤1.5×1e5,

图中涉及边长均不小于 0,且不超过10000。

数据保证:如果最短路存在,则最短路的长度不超过 1e9。

输入样例:

3 3

1 2 2

2 3 1

1 3 4

输出样例:

3

用小根堆即可,我们把每次求离起点最近进行了堆优化,可以缩短时间。

#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>//堆的头文件using namespace std;typedef pair<int, int> PII;//堆里存储距离和节点编号const int N = 1e6 + 10;int n, m;//节点数量和边数
int h[N], w[N], e[N], ne[N], idx;//邻接矩阵存储图
int dist[N];//存储距离
bool st[N];//存储状态void add(int a, int b, int c)
{e[idx] = b, w[idx] = c, ne[idx] = h[a], h[a] = idx ++ ;
}int dijkstra()
{memset(dist, 0x3f, sizeof dist);//距离初始化为无穷大dist[1] = 0;priority_queue<PII, vector<PII>, greater<PII>> heap;//小根堆heap.push({0, 1});//插入距离和节点编号while (heap.size()){auto t = heap.top();//取距离源点最近的点heap.pop();int ver = t.second, distance = t.first;//ver:节点编号,distance:源点距离ver 的距离if (st[ver]) continue;//如果距离已经确定,则跳过该点st[ver] = true;for (int i = h[ver]; i != -1; i = ne[i])//更新ver所指向的节点距离{int j = e[i];if (dist[j] > dist[ver] + w[i]){dist[j] = dist[ver] + w[i];heap.push({dist[j], j});//距离变小,则入堆}}}if (dist[n] == 0x3f3f3f3f) return -1;return dist[n];
}int main()
{scanf("%d%d", &n, &m);memset(h, -1, sizeof h);while (m -- ){int a, b, c;scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);add(a, b, c);}cout << dijkstra() << endl;return 0;
}

3.7bellman-ford

3.7.1有边数限制的最短路

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。

点的编号为 1∼n。

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,

1≤x,y≤n,

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

思路:

#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>using namespace std;const int N = 510, M = 10010;struct Edge
{int a, b, c;
}edges[M];int n, m, k;
int dist[N];
int last[N];void bellman_ford()
{memset(dist, 0x3f, sizeof dist);dist[1] = 0;for (int i = 0; i < k; i ++ ){memcpy(last, dist, sizeof dist);for (int j = 0; j < m; j ++ ){auto e = edges[j];dist[e.b] = min(dist[e.b], last[e.a] + e.c);}}
}int main()
{scanf("%d%d%d", &n, &m, &k);for (int i = 0; i < m; i ++ ){int a, b, c;scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);edges[i] = {a, b, c};}bellman_ford();if (dist[n] > 0x3f3f3f3f / 2) puts("impossible");//可能存在负权回路,可能在求最短路径的时候//存在负权边,把正无穷相对于原来的正无穷减少,所以要>0x3f3f3f3f/2else printf("%d\n", dist[n]);return 0;
}

3.8spfa

3.8.1spfa求最短路

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 1号点到 n号点的最短距离,如果无法从 1号点走到 n号点,则输出 impossible。

数据保证不存在负权回路。

输入格式

第一行包含整数 n和 m。

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 1号点到 n号点的最短距离。

如果路径不存在,则输出 impossible。

数据范围

1≤n,m≤1e5,

图中涉及边长绝对值均不超过10000。

输入样例:

3 3

1 2 5

2 3 -3

1 3 4

输出样例:

2

spfa用的最多

#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>using namespace std;const int N = 100010;int n, m;
int h[N], w[N], e[N], ne[N], idx;
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.size()){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;}}}}return dist[n];
}int main()
{scanf("%d%d", &n, &m);memset(h, -1, sizeof h);while (m -- ){int a, b, c;scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);add(a, b, c);}int t = spfa();if (t == 0x3f3f3f3f) puts("impossible");else printf("%d\n", t);return 0;
}
3.8.2spfa判断负环

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。

请你判断图中是否存在负权回路。

输入格式

第一行包含整数 n和 m。

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

如果图中存在负权回路,则输出 Yes,否则输出 No。

数据范围

1≤n≤2000,

1≤m≤10000,

图中涉及边长绝对值均不超过 10000。

输入样例:

3 3

1 2 -1

2 3 4

3 1 -4

输出样例:

Yes

#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>using namespace std;const int N = 2010, M = 10010;int n, m;
int h[N], w[M], e[M], ne[M], idx;
int dist[N], cnt[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 ++ ;
}bool spfa()
{queue<int> q;for (int i = 1; i <= n; i ++ ){st[i] = true;q.push(i);}while (q.size()){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];cnt[j] = cnt[t] + 1;if (cnt[j] >= n) return true;if (!st[j]){q.push(j);st[j] = true;}}}}return false;
}int main()
{scanf("%d%d", &n, &m);memset(h, -1, sizeof h);while (m -- ){int a, b, c;scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);add(a, b, c);}if (spfa()) puts("Yes");else puts("No");return 0;
}

3.9Floyd

3.9.1Floyd求最短路

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。

再给定 k个询问,每个询问包含两个整数 x 和 y,表示查询从点 x到点 y的最短距离,如果路径不存在,则输出 impossible。

数据保证图中不存在负权回路。

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。

接下来 k 行,每行包含两个整数 x,y,表示询问点 x到点 y的最短距离。

输出格式

共 k行,每行输出一个整数,表示询问的结果,若询问两点间不存在路径,则输出 impossible。

数据范围

1≤n≤200,

1≤k≤n2

1≤m≤20000,

图中涉及边长绝对值均不超过10000。

输入样例:

3 3 2

1 2 1

2 3 2

1 3 1

2 1

1 3

输出样例:

impossible

1

多源汇最短路

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<cstdio>
using namespace std;const int N = 210, INF = 1e9;int n, m, Q;
int d[N][N];void floyd()
{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]);
}int main()
{scanf("%d%d%d", &n, &m, &Q);for (int i = 1; i <= n; i++)for (int j = 1; j <= n; j++)if (i == j) d[i][j] = 0;else d[i][j] = INF;while (m--){int a, b, c;scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);d[a][b] = min(d[a][b], c);}floyd();while (Q--){int a, b;scanf("%d%d", &a, &b);int t = d[a][b];if (t > INF / 2) puts("impossible");else printf("%d\n", t);}return 0;
}

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文章目录 前言一、手动安装 Oracle JDK 17 或 OpenJDK 17&#xff08;适合自定义路径&#xff09;二、使用 CentOS 9 系统包安装 OpenJDK 17&#xff08;简单稳定&#xff09;三、使用 SDKMAN&#xff08;管理多个版本&#xff09;总结 前言 CentOS 9安装java17 一、手动安装 …...

Python 导出 PDF(ReportLab )

文章目录 1. ReportLab 使用1.1. 安装 ReportLab1.2. 创建 PDF 文件1.3. 使用文档模板 DocTemplate1.4. 使用页面模板 PageTemplate1.5. 继承 BaseDocTemplate1.6. 使用 SimpleDocTemplate1.7. 继承Canvas1.8. 直接使用Canvas 2. 字体与编码3. PLATYPUS - 页面布局和排版3.1. 设…...

私域运营的底层逻辑:从流量到留存的进阶之路

私域流量已成为企业营销的新战场&#xff0c;但盲目跟风只会事倍功半。 接下来&#xff0c;我将深入剖析私域运营的底层逻辑&#xff0c;从几个关键环节&#xff0c;助你构建高效稳定的私域体系。 一、价值优先&#xff1a;以用户需求为核心 私域运营并非简单的粉丝积累&…...

【数据结构 · 初阶】- 带头双向循环链表

目录 1.尾插 2.初始化 3.尾删、头插、头删 4.查找&#xff0c;返回 pos 指针 5.pos 前插入 优化头插&#xff0c;直接复用 优化尾插&#xff0c;直接复用 6.pos 位删除 头删尾删简化 7.销毁 整体代码 List.h List.c Test.c 循环&#xff1a;1.尾 next 指向哨兵位…...

Cube IDE常用快捷键

STM32CubeIDE常用快捷键 STM32CubeIDE快捷键很多&#xff0c;可以通过 Help > Show Active Keybindings… 查看当前可用快捷键&#xff1b;也可以在 Window > Preferences > General > Keys 中查看修改快捷键 快捷键快捷键说明Ctrl/注释行/取消注释行CtrlD删除行…...

C++开发中的DUMP文件:解决崩溃与性能问题的利器(全文字数2w+)

[外链图片转存中…(img-mf6LznjF-1744717065188)] 文章目录 前言为什么需要了解DUMPDUMP在C开发中的重要性 一、DUMP基础概念1. 什么是DUMP文件2. DUMP文件的类型3. DUMP文件的作用&#xff08;1&#xff09;调试程序崩溃&#xff08;2&#xff09;分析程序性能&#xff08;3&a…...

Golang|接口并发测试和压力测试

文章目录 这里出现某些奖品和数据库中库存量不一致的问题原因就是在并发的情况下&#xff0c;sync.Map仍然会出现脏写问题&#xff0c;就是在同时操作下的操作覆盖问题可以先把数据放到channel里&#xff0c;然后用一个单一的协程负责读取channel并写入map...

解决 Maven 500 错误:无法传输 maven-metadata.xml 文件

在使用 Maven 构建和管理 Java 项目时&#xff0c;可能会遇到类似以下的错误信息&#xff1a; [WARNING] Could not transfer metadata com.ha:xxx-model:2025.0.1.SNAPSHOT/maven-metadata.xml from/to public (http://xxx.xx.xx.xx/repository/maven-public): status code: …...

鸿蒙应用开发—鸿蒙app一键安装脚本

背景 当鸿蒙App开发完后需要提测&#xff0c;如何将App文件发给QA安装测试&#xff0c;是一件麻烦事&#xff0c;因为鸿蒙App并不能像Android Apk那样可以直接安装到设备中&#xff0c;能想到的方式有&#xff1a; 直接叫测试拿手机过来安装让测试安装DevEco Studio 拉代码编…...

opencv二值化实验

二值化实验 1二值化说明2 阈值法&#xff08;THRESH_BINARY&#xff09;3.反阈值法&#xff08;THRESH_BINARY_INV&#xff09;4截断阈值法&#xff08;THRESH_TRUNC&#xff09;5 低阈值零处理&#xff08;THRESH_TOZERO&#xff09;6 超阈值零处理&#xff08;THRESH_TOZERO_…...

3DGS之渲染管线

渲染管线&#xff08;Rendering Pipeline&#xff09;是计算机图形学中将三维场景转换为二维屏幕图像的核心流程&#xff0c;涉及CPU与GPU的分工协作。计算机图形学把渲染管线分为三个阶段&#xff1a;应用程序阶段、几何阶段、光栅化阶段。渲染管线的一般流程是&#xff1a;顶…...

C#设计模式-状态模式

状态模式案例解析&#xff1a;三态循环灯的实现 案例概述 本案例使用 状态模式&#xff08;State Pattern&#xff09; 实现了一个 三态循环灯 的功能。每点击一次按钮&#xff0c;灯的状态会按顺序切换&#xff08;状态1 → 状态2 → 状态3 → 状态1...&#xff09;&#xff…...

泛微相关文档以及相关安装包下载

泛微相关文档以及相关安装包下载 泛微相关安装包下载泛微相关安装包下载 泛微E10登录网址:https://www.e-cology.com.cn/login?service=https%3A%2F%2Fwww.e-cology.com.cn%2F Ecode使用说明:https://e-cloudstore.com/doc.html 泛微组件库:https://cloudstore.e-cology…...

软件包安装管理Gitlab

官方提供了非常详尽的系统及自动化脚本安装教程 Gitlab官网下载地址&#xff1a;https://gitlab.cn/install/ 1、安装配置 今天我们说一下包安装管理&#xff0c;这样方便我们自己更精确的制定符合我们自己需要的Gitlab仓库 配置&#xff1a;ubuntu2004(focal) 4C8G 下载程…...

在Java使用rest Client操作ES

1. 导入restClient依赖 <dependency><groupId>org.elasticsearch.client</groupId><artifactId>elasticsearch-rest-high-level-client</artifactId><version>7.12.1</version></dependency> 2. 了解ES核心客户端API 核心区别…...

深入解析Linux软件包管理:apt/yum源配置与Vim编辑器高效使用指南

一、Linux软件包管理与开发工具 1.软件包管理器与Linux软件生态 软件包管理器的作用与分类 什么是软件包&#xff1f; 在Linux下安装软件&#xff0c;一个通常的办法是下载到程序的源代码&#xff0c;并进行编译&#xff0c;得到可执行程序。但是这样太麻烦了&#xff0c;于…...

小程序css实现容器内 数据滚动 无缝衔接 点击暂停

<view class"gundongBox"><!-- 滚动展示信息的模块 --><image class"imgWid" :src"imgurlgundong.png" mode"widthFix"></image><view class"gundongView"><view class"container&qu…...

记录 | Pycharm中如何调用Anaconda的虚拟环境

目录 前言一、步骤Step1 查看anaconda 环境名Step2 Python项目编译器更改 更新时间 前言 参考文章&#xff1a; 参考视频&#xff1a;如何在pycharm中使用Anaconda创建的python环境 自己的感想 这里使用的Pycharm 2024专业版的。我所使用的Pycharm专业版位置&#xff1a;【仅用…...

静态站点生成

以下是关于 静态站点生成(SSG) 的系统知识梳理,涵盖核心概念、核心实现、数据管理与优化等内容: 一、核心概念与优势 定义 静态站点生成(SSG)是在构建阶段预生成所有静态HTML文件的技术,用户访问时直接获取预渲染内容,无需服务器动态生成。 核心优势 性能卓越:CDN缓存…...

Android Jni(二)加载调用第三方 so 库

文章目录 Android Jni&#xff08;二&#xff09;加载调用第三方 so 库前置知识CPU架构 ABI 基本步骤1、将第三方 SO 库文件放入项目中的正确位置&#xff1a;2. 创建 JNI 接口3. 实现 JNI 层代码4、配置 CMake 常见问题解决1、UnsatisfiedLinkError&#xff1a;2、函数找不到&…...

解锁元生代:ComfyUI工作流与云原生后端的深度融合

目录 蓝耘元生代&#xff1a;智算新势力崛起​ ComfyUI 工作流创建详解​ ComfyUI 初印象​ 蓝耘平台上搭建 ComfyUI 工作流​ 构建基础工作流实操​ 代码示例与原理剖析​ 云原生后端技术全景 云原生后端概念解析​ 核心技术深度解读​ 蓝耘元生代中两者的紧密联系​…...

LeetCode算法题(Go语言实现)_47

题目 给你一个 m x n 的迷宫矩阵 maze &#xff08;下标从 0 开始&#xff09;&#xff0c;矩阵中有空格子&#xff08;用 ‘.’ 表示&#xff09;和墙&#xff08;用 ‘’ 表示&#xff09;。同时给你迷宫的入口 entrance &#xff0c;用 entrance [entrancerow, entrancecol…...