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POJ3613 Cow Relays

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題目大意:
一張圖有 \(T\) 條邊,邊兩個端點的序號 \(\in [1,1000]\) ,求起點 \(S\)\(E\) 恰好經過 \(N\) 條邊的最短路。
\(1\leq T\leq 100\)\(1\leq N\leq 1000000\)

思路:
經典題,點的數量最多為 \(2T\) ,先離散化,考慮矩陣乘法:
\(M*M\) 的矩陣 \(A^k\)\((A^k)[i,j]\) 為從 \(i\)\(j\) 恰好經過 \(k\) 條邊的最短路長度,那麼應該有:

\[(A^{a+b})[i,j]=\min_{1\leq k\leq M}\{(A^a)[i,k]+(A^b)[k,j]\} \]

其中 \(A^1\) 就是鄰接矩陣, \((A^N)[s][e]\) 即為答案。
注意到這個過程滿足結合律,其實就是將加法改為取 \(min\) 的矩陣乘法,那麼我們就可以矩陣快速冪了,時間複雜度 \(O(T^3logN)\)

細節:

  • 矩陣定義時可以在外面套一個結構體,這樣就不用糾結陣列指標之類的問題了,可以直接引用和複製。

Code:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<cstring>
#define rep(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
#define per(i,a,b) for(int i=b;i>=a;i--)
#define lb lower_bound
#define T 205
#define hash Hash
#define Inf 0x3f3f3f3f
using namespace std;
struct edge{
    int len,u,v;
}E[T];
struct matrix{
    int a[T][T];
    void init(){
        rep(i,0,T-1)rep(j,0,T-1)a[i][j]=Inf;
    }
};
matrix mat,opt,c;
int n,t,s,e;
int hash[T];
void mul(matrix &a,matrix b){
    c.init();
    rep(i,0,t-1)rep(j,0,t-1)rep(k,0,t-1)
        c.a[i][j]=min(c.a[i][j],a.a[i][k]+b.a[k][j]);
    a=c;
}
int main(){
    cin>>n>>t>>s>>e;
    rep(i,0,t-1){
        cin>>E[i].len>>E[i].u>>E[i].v;
        hash[2*i]=E[i].u,hash[2*i+1]=E[i].v;
    }
    sort(hash,hash+2*t);
    int m=unique(hash,hash+2*t)-hash;
    opt.init();
    rep(i,0,t-1){
        int u=lb(hash,hash+m,E[i].u)-hash;
        int v=lb(hash,hash+m,E[i].v)-hash;
        opt.a[u][v]=opt.a[v][u]=E[i].len;
    }
    mat=opt;
    n--;
    for(;n;n>>=1){
        if(n&1)mul(mat,opt);
        mul(opt,opt);
    }
    s=lb(hash,hash+m,s)-hash,e=lb(hash,hash+m,e)-hash;
    cout<<mat.a[s][e];
    return 0;
}