1、基本算法
我們知道DAG上一定存在拓撲排序,且若在有向圖G中從頂點Vi->Vj有一條路徑,則在拓撲排序中頂點Vi一定在頂點Vj之前,而因為在DAG圖中沒有環(huán),所以按照DAG圖的拓撲排序進行序列最短路徑的更新,一定能求出最短路徑。即使存在權重為負的邊,但是它是有向無環(huán)圖,所以它一定不存在權重為負的環(huán),所以一定可以求出最短路徑。
2、基本步驟
處理頂點V時,對每條離開的邊<u,v>執(zhí)行松弛運算。若果<u,v>給出從源點到v的一條最短路徑(經過u),則更新到v的最短路徑。這個過程將檢查圖中每個頂點的所有路徑,同時,拓撲排序確保按正確的順序處理頂點。
3、正確性驗證
如果有向無環(huán)圖包含從結點u到結點v的最短路徑,則u在拓撲排序中一定位于v的前面。我們只需要按照拓撲排序的次序對結點進行一次遍歷處理即可。每次對一個結點進行處理時,我們對該結點出發(fā)的所有的邊進行松弛操作。
4、時間復雜度:
拓撲排序為O( V + E ),松弛操作那部分的代碼的時間復雜度為O( V + E ),所以時間復雜度為O( V + E )
偽代碼:
(1)初始化,源點的d值為0,其他的節(jié)點d值為INF。
(2)對DAG進行拓撲排序,得到拓撲序列。
(3)按照拓撲序列遍歷DAG的點,對于每個點u,遍歷其所有的出邊<u,v>,如果d[v] > d[u] + length<u,v>,則更新。
#include <cstdio>
#include<cstring>
#include<queue>
using namespace std;
const int MAXE=1000010;
const int MAXN=100010;
const int INF=0x3f3f3f3f;
struct Node
{
int to,val,next;
};
Node edge[MAXE];
int head[MAXN];
queue<int> result;
int in[MAXN];
int dis[MAXN];
int cnt;
void addEdge(int u,int v,int val)
{
edge[cnt].to=v;
edge[cnt].next=head[u];
edge[cnt].val=val;
head[u]=cnt++;
}
void topoSort(int n)
{
queue<int> zero;
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(in[i]==0) zero.push(i);
}
while(!zero.empty())
{
int u=zero.front();
zero.pop();
result.push(u);
for(int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next)
{
int v=edge[i].to;
in[v]--;
if(in[v]==0) zero.push(v);
}
}
}
void DAGShortestPath(int st,int n)
{
topoSort(n);
memset(dis,INF,sizeof(dis));
dis[st]=0;
while(!result.empty())
{
int u=result.front();
result.pop();
for(int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next)
{
int v=edge[i].to;
if(dis[v]>dis[u]+edge[i].val)
{
dis[v]=dis[u]+edge[i].val;
}
}
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(dis[i]==INF) printf("INF\n");
else printf("%d\n",dis[i]);
}
}
int main()
{
int n,m,a,b,val,st;
while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
{
scanf("%d",&st);
memset(head,-1,sizeof(head));
memset(in,0,sizeof(in));
cnt=0;
for(int i=1;i<=m;i++)
{
scanf("%d%d%d",&a,&b,&val);
addEdge(a,b,val);
in[b]++;
}
DAGShortestPath(st,n);
}
}
Test for Job
題意:
給定一個DAG,求入度為0的點到出度為0的點的最長路徑
題解:
#include <cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;
const int MAXE=1000010;
const int MAXN=100010;
const long long INF=-0x7fffffffffffffff;
struct Node
{
int to,val,next;
};
Node edge[MAXE];
int head[MAXN];
queue<int> result;
int in[MAXN];
int out[MAXN];
long long dis[MAXN];
int weight[MAXN];
int cnt;
void addEdge(int u,int v,int val)
{
edge[cnt].to=v;
edge[cnt].next=head[u];
edge[cnt].val=val;
head[u]=cnt++;
}
void topoSort(int n)
{
queue<int> zero;
for(int i=0;i<=n;i++)
{
if(in[i]==0) zero.push(i);
}
while(!zero.empty())
{
int u=zero.front();
zero.pop();
result.push(u);
for(int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next)
{
in[edge[i].to]--;
if(in[edge[i].to]==0) zero.push(edge[i].to);
}
}
}
void DAGShortestPath(int st,int n)
{
topoSort(n);
for(int i=0;i<=n;i++) dis[i]=INF;
dis[st]=0;
while(!result.empty())
{
int u=result.front();
result.pop();
for(int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next)
{
int v=edge[i].to;
if(dis[v]<dis[u]+edge[i].val)
{
dis[v]=dis[u]+edge[i].val;
}
}
}
long long ans=INF;
for(int i=0;i<=n;i++)
{
if(out[i]==0) ans=max(ans,dis[i]);
}
printf("%lld\n",ans);
}
int main()
{
int n,m,a,b,val;
while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
{
memset(head,-1,sizeof(head));
memset(in,0,sizeof(in));
memset(out,0,sizeof(out));
cnt=0;
for(int i=1;i<=n;i++)
{
scanf("%d",&weight[i]);
}
for(int i=1;i<=m;i++)
{
scanf("%d%d",&a,&b);
addEdge(a,b,weight[b]);
in[b]++;
out[a]++;
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(in[i]==0)
{
addEdge(0,i,weight[i]);
in[i]++;
out[0]++;
}
}
DAGShortestPath(0,n);
}
}