spfa算法判断是否存在负权回路

news2024/11/13 12:55:46

spfa算法判断是否存在负权回路

  • 题目

当一个图中存在一个负权回路时,是无法利用spfa 算法去求最短路问题的,但是可以利用spfa 算法判断有没有负权回路

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

请你判断图中是否存在负权回路。

输入格式

第一行包含整数 n n n m m m

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

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 \le n \le 2000 1n2000,
1 ≤ m ≤ 10000 1 \le m \le 10000 1m10000,
图中涉及边长绝对值均不超过 10000 10000 10000

输入样例:

3 3
1 2 -1
2 3 4
3 1 -4

输出样例:

Yes

相比于正常的 spfa 算法,空间方面,需要多开一个cnt 数组,代表对应下标的点从起始点出发走过的边数。

当这个边数出现了比总节点大于等于的情况,就说明了有负权回路的存在。

因为正常情况下,一条路最多有 n - 1条边,如果走了 n 条边,说明一定有两个点是重合的,也就证明了,一定有回路,而由于只有是负权回路的时候,才能更新边,所以就证明了一定存在负权回路

在这里插入图片描述

与正常的spfa差别是多开了一个cnt 数组
在这里插入图片描述


在这里插入图片描述

相较于 正常的spfa算法,只有这几处不同,外加上没有刚开始的设置正无穷大。

之所以没有设置,是因为不需要设置,有没有负权回路跟 dist 刚开始的值是无关的,因为如果有负权回路的存在时,一定会更新数组 cnt 的值和 数组 dist 的值。


完整代码:

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

using namespace std;

const int N = 2010, M = 10010;

int h[N], w[M], e[M], ne[M], idx;
int dist[N], cnt[N];
bool st[N];
int n, m;

void add(int a, int b, int c)
{
    w[idx] = c, e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx ++;
}


bool spfa()
{
    
    queue<int> q;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        q.push(i);
        st[i] = 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];
                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);
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        int a, b, c;
        scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
        add(a, b, c);
    }
    
    if (spfa()) puts("Yes");
    else puts("No");
    
    return 0;
}




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