用SPFA判斷負環的方法及其優化
阿新 • • 發佈:2019-01-09
題目連結:洛谷:【模板】負環
題目描述:判斷負環
輸入格式
第一行一個正整數T表示資料組數,對於每組資料:
- 第一行兩個正整數N M,表示圖有N個頂點,M條邊
- 接下來M行,每行三個整數a b w,表示a->b有一條權值為w的邊(若w<0則為單向,否則雙向)
輸出格式
共T行。
- 對於每組資料,存在負環則輸出一行”YE5”(不含引號),否則輸出一行”N0”(不含引號)。
判負環的主要思路就是SPFA。
SPFA有兩種實現方法。一個是BFS一個是DFS。
BFS
BFS版的判斷標準:是否存在某個節點入隊超過n次
BFS_SPFA的期望時間複雜度是O(ke),其中k為所有頂點進隊的平均次數。
如果存在負環嘛,這個期望的時間複雜度就真的是期望了。
DFS
DFS版判斷標準:否存在一點在一條路徑上出現多次來判斷。
時間複雜度如果沒記錯是O(nlogn)的。
顯然可見,bfs判別負環不穩定,相當於限深度搜索,但是設定得好的話還是沒問題的。
dfs的話判斷負環很快
//這不是正解!會TLE!會TLE!會TLE!
#include<cstdio>
#include<cstring>
#define INF 1e9+7
#define maxn 200005
#define maxm 200005
using namespace std;
struct data{int v,t,nxt;}edges[maxm<<1 ];
int head[maxn],cnt,d[maxn];
void insert(int u,int v,int t){edges[++cnt]=(data){v,t,head[u]};head[u]=cnt;}
bool vis[maxn],flag;
int read(){
int x=0,f=1;char ch=getchar();
while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
while(ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
return x*f;
}
void DFS_SPFA(int u){
vis[u]=true;
for(int i=head[u];i;i=edges[i].nxt){
int v=edges[i].v;
if(d[u]+edges[i].t<d[v]){
d[v]=d[u]+edges[i].t;
if(vis[v]){
flag=true;return ;
}else{
DFS_SPFA(v);
}
}
}
vis[u]=false;
}
int main(){
int T=read();
while(T--){
memset(head,0,sizeof(head));
memset(d,63,sizeof(d));
memset(vis,false,sizeof(vis));
d[1]=0;cnt=0;
int n=read(),m=read();
for(int a,b,v,i=1;i<=m;i++){
a=read();b=read();v=read();
insert(a,b,v);
if(v>=0){
insert(b,a,v);
}
}
flag=false;
DFS_SPFA(1);
if(flag){
printf("YE5\n");
}else{
printf("N0\n");
}
}
return 0;
}
DFS優化
這個優化是我從出題人sama那裡問出來的。表示感謝啦啦啦~
//不給題解就搗蛋(捂臉)
表示感謝後,嚴肅的扯扯優化。
既然我們只需要判斷負環,那麼就相當於我們需要找到一條權值和為負的迴路。
既然我們只需要找到權值和為負的迴路,那不妨使距離陣列d初始化為0。
這樣處理後,第一次拓展只會拓展到與起點相連邊權為負的邊。
那麼我們就分別列舉所有的點作為起點,如果已經找到一個負環就不再繼續列舉。
根據SPFA,我們找到的負環一定包含當前列舉的這個點。(因為這個點出現了兩次啊)
正確性相當的顯然。
然後放出醜陋的程式碼
我的程式碼跑了接近400ms。個人還是挺滿意的啦啦啦~
#include<cstdio>
#include<cstring>
#define INF 1e9+7
#define maxn 200005
#define maxm 200005
using namespace std;
struct data{int v,t,nxt;}edges[maxm<<1];
int head[maxn],cnt,d[maxn];
void insert(int a,int b,int v){edges[++cnt]=(data){b,v,head[a]};head[a]=cnt;}
bool vis[maxn],flag;
int read(){
int x=0,f=1;char ch=getchar();
while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
while(ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
return x*f;
}
void DFS_SPFA(int u){
if(flag) return ;
vis[u]=true;
for(int i=head[u];i;i=edges[i].nxt){
if(flag) return ;
int v=edges[i].v;
if(d[u]+edges[i].t<d[v]){
d[v]=d[u]+edges[i].t;
if(vis[v]){
flag=true;
return ;
}else{
DFS_SPFA(v);
}
}
}
vis[u]=false;
}
int main(){
int T=read();
while(T--){
int n=read(),m=read();
memset(d,0,sizeof(d));
memset(vis,0,sizeof(vis));
memset(head,0,sizeof(head));
cnt=0;
flag=false;
d[1]=0;
for(int a,b,v,i=1;i<=m;i++){
a=read();b=read();v=read();
insert(a,b,v);
if(v>=0){
insert(b,a,v);
}
}
for(int i=1;i<=n;i++){
DFS_SPFA(i);
if(flag) break;
}
if(flag){
printf("YE5\n");
}else{
printf("N0\n");
}
}
return 0;
}