最短路问题中的bellman-ford算法

news2024/9/24 21:17:20

最短路问题中的bellman-ford算法

  • 题目

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如果要处理单源最短路问题当中存在负权边的,那么就需要用到 bellman-ford算法和SPFA算法,一般情况下都是用 SPFA算法,除了有边数限制的情况只能用bellman-ford算法,比如下面这种

题目

给定一个 n n n 个点 m m 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 1 1 号点到 n n n 号点的最多经过 k k k 条边的最短距离,如果无法从 1 1 1 号点走到 n n 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 n,m,k n,m,k

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

点的编号为 1 ∼ n 1 \sim n 1n

输出格式

输出一个整数,表示从 1 1 1 号点到 n n n 号点的最多经过 k k 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 \le n,k \le 500 1n,k500,
1 ≤ m ≤ 10000 1 \le m \le 10000 1m10000,
1 ≤ x , y ≤ n 1 \le x,y \le n 1x,yn
任意边长的绝对值不超过 10000 10000 10000

输入样例:

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

输出样例:

3

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对于bellman-ford算法,需要用到结构体数组来存储边的情况,数组last在一会用到的时候就能看出来它的作用

建图环节:
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将所有的边存到结构体数组当中


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在执行函数后,与dijkstra算法不同的是,这里dist[n] 只要 大于 正无穷大的一半就被判定为 是不通的。

这是因为,首先有了负权边的出现,而且该算法是遍历所有的边,所以正无穷大可能会被更新,会比原来小一点,但不会小太多。

在这里插入图片描述
首先还是设置正无穷,接着经历 k 层循环,每次将 dist拷贝到 last。

接着遍历所有的边,每次更新用 last数组更新,这是因为 如果用dist 更新,就会很容易突破边数的限制,比如被1号点更新的2号点刚好有能更新3号点,但是如果2号点没有被更新,3号点更新不了,那么这种情况下,就会很容易突破边数限制。


完整代码如下:

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <algorithm>

using namespace std;

const int N = 510, M = 10010;

struct Edges{
    int a, b, c;
} edges[M];

int dist[N];
int last[N];

int n, m, k;

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++)
        {
            int a = edges[j].a;
            int b = edges[j].b;
            int c = edges[j].c; 
            dist[b] = min(dist[b], last[a] + 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");
    else printf("%d", dist[n]);
    
    return 0;
}




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