给出一个有向图G=(V, E),和一个源点v0∈V,请写一个程序输出v0和图G中其它顶点的最短路径。只要所有的有向环权值和都是正的,我们就允许图的边有负值。顶点的标号从1到n(n为图G的顶点数)。

时间: 2024-02-12 21:06:40 浏览: 29
这个问题可以使用 Dijkstra 算法或者 Bellman-Ford 算法来解决。下面我分别介绍一下这两种算法的实现方法。 1. Dijkstra 算法 Dijkstra 算法是一种贪心算法,用于求解单源最短路径问题。其基本思想是:从源点开始,每次选择一个距离源点最近的未标记节点,将该节点标记并更新其邻居节点的距离。具体实现如下: - 使用一个数组 dist 来保存每个节点到源点的最短路径长度,初始时将源点的 dist 值设为 0,其它节点的 dist 值设为无穷大。 - 使用一个优先队列来保存未标记节点,初始时将源点加入队列。 - 每次从队列中取出距离源点最近的未标记节点 u,将其标记为已访问,然后遍历 u 的所有邻居节点 v,如果从源点到 v 的路径经过 u 更短,则更新 v 的 dist 值,并将 v 加入队列中。 - 重复执行第三步,直到队列为空。 代码实现如下: ```c++ #include <bits/stdc++.h> using namespace std; const int INF = 0x3f3f3f3f; struct Edge { int v, w; Edge(int _v, int _w) : v(_v), w(_w) {} }; vector<Edge> adj[100010]; // 邻接表 bool vis[100010]; // 标记节点是否被访问过 int dist[100010]; // 记录每个节点到源点的最短距离 void dijkstra(int s) { memset(vis, 0, sizeof(vis)); memset(dist, INF, sizeof(dist)); dist[s] = 0; priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, greater<pair<int, int>>> pq; pq.push(make_pair(0, s)); while (!pq.empty()) { int u = pq.top().second; pq.pop(); if (vis[u]) continue; vis[u] = true; for (int i = 0; i < adj[u].size(); i++) { int v = adj[u][i].v, w = adj[u][i].w; if (!vis[v] && dist[v] > dist[u] + w) { dist[v] = dist[u] + w; pq.push(make_pair(dist[v], v)); } } } } int main() { int n, m, s; cin >> n >> m >> s; for (int i = 0; i < m; i++) { int u, v, w; cin >> u >> v >> w; adj[u].push_back(Edge(v, w)); } dijkstra(s); for (int i = 1; i <= n; i++) { if (i == s) continue; if (dist[i] == INF) cout << "INF" << endl; else cout << dist[i] << endl; } return 0; } ``` 2. Bellman-Ford 算法 Bellman-Ford 算法是一种动态规划算法,用于求解单源最短路径问题。其基本思想是:从源点开始,依次对每条边进行松弛操作,重复执行 n-1 次,直到所有最短路径被计算出来。具体实现如下: - 使用一个数组 dist 来保存每个节点到源点的最短路径长度,初始时将源点的 dist 值设为 0,其它节点的 dist 值设为无穷大。 - 重复执行 n-1 次以下操作:遍历所有边,对于每条边 (u, v, w),如果从源点到 v 的路径经过 u 更短,则更新 v 的 dist 值。 - 检查是否存在负环,如果存在负环,则无法计算出最短路径。 代码实现如下: ```c++ #include <bits/stdc++.h> using namespace std; const int INF = 0x3f3f3f3f; struct Edge { int u, v, w; Edge(int _u, int _v, int _w) : u(_u), v(_v), w(_w) {} }; vector<Edge> edges; // 存储所有边 int dist[100010]; // 记录每个节点到源点的最短距离 void bellman_ford(int s, int n, int m) { memset(dist, INF, sizeof(dist)); dist[s] = 0; for (int i = 1; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { int u = edges[j].u, v = edges[j].v, w = edges[j].w; if (dist[u] != INF && dist[v] > dist[u] + w) { dist[v] = dist[u] + w; } } } for (int i = 0; i < m; i++) { int u = edges[i].u, v = edges[i].v, w = edges[i].w; if (dist[u] != INF && dist[v] > dist[u] + w) { cout << "Negative cycle detected" << endl; return; } } } int main() { int n, m, s; cin >> n >> m >> s; for (int i = 0; i < m; i++) { int u, v, w; cin >> u >> v >> w; edges.push_back(Edge(u, v, w)); } bellman_ford(s, n, m); for (int i = 1; i <= n; i++) { if (i == s) continue; if (dist[i] == INF) cout << "INF" << endl; else cout << dist[i] << endl; } return 0; } ``` 以上两种算法均能够解决单源最短路径问题,选择哪一种算法取决于具体的情况。如果图比较稠密,使用 Dijkstra 算法效率更高;如果图比较稀疏,使用 Bellman-Ford 算法更合适。

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