Luogu P2136 拉近距离 SPFA判断负环题解 与 思路

Luogu P2136 拉近距离 SPFA判断负环题解 与 思路

题目

Luogu P2136

题目背景

我是源点,你是终点。我们之间有负权环。 ——小明

题目描述

在小明和小红的生活中,有 N 个关键的节点。有 M 个事件,记为一个三元组 (Si,Ti,Wi),表示从节点 Si 有一个事件可以转移到 Ti,事件的效果就是使他们之间的距离减少 Wi

这些节点构成了一个网络,其中节点 1N 是特殊的,节点 1 代表小明,节点 N 代表小红,其他代表进展的阶段。所有事件可以自由选择是否进行,但每次只能进行当前节点邻接的。请你帮他们写一个程序,计算出他们之间可能的最短距离。

输入格式

第一行,两个正整数 N,M

之后 M 行,每行 3 个空格隔开的整数 Si,Ti,Wi

输出格式

一行,一个整数表示他们之间可能的最短距离。如果这个距离可以无限缩小,输出Forever love

输入输出样例

输入 #1

3 3
1 2 3
2 3 -1
3 1 -10

输出 #1

-2

说明/提示

对于 20% 数据,N≤10M≤50

对于 50% 数据,N≤300M≤5000

对于 100% 数据,1≤N≤1031≤M≤104Wi∣≤100,保证从节点 12…N 有路径,从节点 N1…N−1 有路径。

思路

这道题很显然是一道单源最短路的题目,通过观察题目,我们可以得出以下信息:

  • 是单向图

  • 计算的是小红与小明之间的最短距离,这意味着可以是小红到小明,也可以是小明到小红

  • 题目有明显的负环,需要输出 Forever love

  • 题目中的边权不是相加是相减,为了避免麻烦改代码,可以对边权取反来建图。

那么这道题是非常良心的👍,出题人没有卡SPFA,所以我们使用SPFA来求解。

对于SPFA来找负环,可以建立一个 cntcnt 数组,我们定义 𝑐𝑛𝑡[𝑖] 表示点 𝑖 距离源点经过的边数 每次 𝑖 → 𝑗 转移的时候 𝑐𝑛𝑡[𝑗] = 𝑐𝑛𝑡[𝑖] + 1 如果有点的 𝑐𝑛𝑡 大于等于 𝑛 时说明有负环,就直接输出 Forever love

多说无益,我们看代码:

#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
// N是数组大小,INF用来给dis赋初始值,即极大值
const int N = 1000 + 5, INF = 100000000;
int n, m;
vector<vector<pair<int, int>>> e(N); // 比较奇葩的STL写法,不喜欢的可以写结构体
ll dis[N]; // 记录从起点到任意点的最短距离的数组
bool vis[N]; // 判断任意点是否在队列中
int cnt[N]; // 记录任意点的出队次数,用来判断负环
void spfa(int s) {
	// SPFA的初始化
	fill(dis + 1, dis + n + 1, INF); 
	fill(vis + 1, vis + n + 1, false);
	fill(cnt + 1, cnt + n + 1, 0);
	dis[s] = 0, vis[s] = true;
	queue<int> q;
	q.emplace(s);
	
	// SPFA
	while (!q.empty()) {
		int u = q.front();
		q.pop();
		vis[u] = false; // 标记点u不在队列中了
		for (pair<int, int> tmp : e[u]) { //适配C++14的写法
			int v, w;
			tie(v, w) = tmp;
			if (dis[v] > dis[u] + w) {
				dis[v] = dis[u] + w;
				cnt[v] = cnt[u] + 1; // 找负环
				if (cnt[v] >= n) {
					cout << "Forever love\n"; // 有负环
					exit(0);
				}
				if (!vis[v]) {
					vis[v] = true; // 点v在队列中了
					q.emplace(v); // 把点v加入队列
				}
			}
		}
	}
}
int main() {
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0), cout.tie(0);
	cin >> n >> m;
	for (int i = 1; i <= m; ++i) {
		int u, v, w;
		cin >> u >> v >> w;
		e[u].emplace_back(v, -w); // 对边权取反,方便处理
	}
	spfa(1); // 从小明到小红
	ll ans1 = dis[n];
	spfa(n); // 从小红到小明
	ll ans2 = dis[1];
	cout << min(ans1, ans2) << "\n"; // 对两个答案取较小值
	return 0;
}

代码提交结果如下:

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