图论 2023.11.20

次短路

P2829 大逃离

题意:给定一个无向图,入口1,出口n,求第二短路的值

一个节点所直接连接的地方小于k个(起点和终点除外),那么他就不敢进去。

n<=5000,m<=100000

思路:次短路为某一条边的长度+起点到该边一条端点的最短路+终点到另一条边的最短路

spfa跑从起点,从终点的最短路,之后枚举所有的边,连接点的记录可能有重边用vis标记

cpp 复制代码
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<queue>
#include<cstring>
using namespace std;
#define fr(i,z,n) for(int i = z;i <= n; i++)
#define fer(i,x)   for(int i=e.head[x];i;i=e.next[i])
const int N = 5002, M = 100002, INF = 1e9 + 7;
int n, m, k, mindist, secdist = INF;//mindist最短路,secdist次短路
int  t[N], dist[2][N];//t是每个点的出边数
bool used[N], vis[N];
template<size_t size>
struct Road {
    int to[size], next[size], head[size], cnt = 1;
    int w[size];
    void add(int x, int y, int ww) {
        to[cnt] = y;
        w[cnt] = ww;
        next[cnt] = head[x];
        head[x] = cnt++;
    }
    void clear(int n) {
        for (int i = 0; i <= n; i++) {
            head[i] = 0;
        }
        cnt = 1;
    }
};
Road<(100010<<1)>e;
void SPFA(int S, int op)//op=0是起点的参数,op=1是终点的参数
{
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        dist[op][i] = INF, used[i] = 0;
    }
    queue<int> Q;
    Q.push(S);
    used[S] = 1;
    dist[op][S] = 0;
    while (!Q.empty()){
        int now = Q.front(); 
        Q.pop();
        used[now] = 0;
        fer(i,now){
            int v = e.to[i];
            int w = e.w[i];
            if (dist[op][now] +w < dist[op][v] && t[v] >= k)//筛掉不合法的(即小于k的)
            {
                dist[op][v] = dist[op][now] + w;
                if (!used[v]) { Q.push(v); used[v] = 1; }
            }
        }
    }
}
int main() {
    scanf("%d%d%d", &n, &m, &k);
    for (int i = 1; i <= m; i++) {
        int u, v, w;
        scanf("%d%d%d", &u, &v, &w);
        e.add(u, v, w);
        e.add(v, u, w);
    }
    fr(i, 1, n) {          //记录每一个节点的连接点数
        memset(vis, 0, sizeof(vis));
        fer(j, i) {
            int v = e.to[j];
            if (!vis[v]) {               //防止重边,自环也算
                t[i]++;
                vis[v] = 1;
            }
        }
    }
    t[1] = INF; t[n] = INF;      //起点与终点不包括
    SPFA(1, 0);
    SPFA(n, 1);
    mindist = dist[0][n];
    for (int i = 1; i <= n; i++) {    //枚举所有边
        if (t[i] < k)continue;
        fer(j, i) {{
                int v = e.to[j];
                int len = dist[0][i] + e.w[j] + dist[1][v];
                if (len > mindist && t[v] >= k)secdist = min(secdist, len);
            }
        }
    }
    printf("%d\n", secdist >= INF ? -1 : secdist);
    return 0;
}

单源最短路->多源最短路

P5304 [GXOI/GZOI2019] 旅行者(单源最短路->多源最短路)

题意:给定一个有向图,求给定的k个城市的两两城市间最短路的最小值

n<=1e5,m<=5e5,k<=n

思路:两遍dijkstra,

第一次将所有给定点的点加入到队列,(相当于从所有给定点出发到其他点的最短路)

于是需要维护两个东西。1.最短路的距离,2到当前点的最短路的起点(相当于染色操作)

第二次建立反图,同样将所有给定点的点加入到队列,求出其他点到给定点的最短路

同样维护两个东西。1.最短路的距离,2最短路对应的终点

遍历每一条边当起点!=终点(自环)时,更新答案

cpp 复制代码
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<map>
#include<set>
#include<queue>
#include<cstring>
#include<math.h>
#include<map>
#include<vector>
#include<stack>
#include<array>
#define endl '\n'
#define ios ios::sync_with_stdio(false), cin.tie(nullptr), cout.tie(nullptr)
#define ms(x,y) memset(x,y,sizeof x);
#define YES cout<<"YES"<<'\n';
#define NO  cout<<"NO"<<'\n';
#define fr(i,z,n) for(int i = z;i <= n; i++)
#define fer(i,x)   for(int i=e.head[x];i;i=e.next[i])
#define fer1(i,x)   for(int i=e1.head[x];i;i=e1.next[i])
#define ufr(i,n,z) for(int i = n;i >= z; i--)
#define int long long
typedef long long ll;
const ll N = 2e5 + 10, inf = 1e18;
const ll mod = 1e9 + 7;
using namespace std;
template<size_t size>
struct Road {
    int to[size], next[size], head[size], cnt = 1;
    ll w[size];
    void add(int x, int y, ll ww) {
        to[cnt] = y;
        w[cnt] = ww;
        next[cnt] = head[x];
        head[x] = cnt++;
    }
    void clear(int n) {
        for (int i = 0; i <= n; i++) {
            head[i] = 0;
        }
        cnt = 1;
    }
};
Road<(500010)>e;
Road<(500010)>e1;
int a[N];
int dis1[N], dis2[N];
int col1[N], col2[N];
bool vis[N];
int n, m, k;
void dijkstra1() {
    fr(i, 1, n) {
        dis1[i] = inf;
        vis[i] = 0;
    }
    priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int> >, greater<pair<int, int> > > q;
    fr(i, 1, k) {
        q.push({ 0,a[i] });
        dis1[a[i]] = 0;
        col1[a[i]] = a[i];
    }
    while (!q.empty()) {
        int x = q.top().second;
        q.pop();
        if (vis[x]) {
            continue;
        }
        vis[x] = 1;
        fer(i, x) {
            int v = e.to[i];
            int w = e.w[i];
            if (dis1[x] + w < dis1[v]) {
                dis1[v] = dis1[x] + w;
                q.push({ dis1[v],v });
                col1[v] = col1[x];                 //染色,标记起点
            }
        }
    }
}
void dijkstra2() {
    fr(i, 1, n) {
        dis2[i] = inf;
        vis[i] = 0;
        col2[i] = 0;
    }
    priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int> >, greater<pair<int, int> > > q;
    fr(i, 1, k) {
        q.push({ 0,a[i] });
        dis2[a[i]] = 0;
        col2[a[i]] = a[i];
    }
    while (!q.empty()) {
        int x = q.top().second;
        q.pop();
        if (vis[x]) {
            continue;
        }
        vis[x] = 1;
        fer1(i, x) {
            int v = e1.to[i];
            int w = e1.w[i];
            if (dis2[x] + w < dis2[v]) {
                dis2[v] = dis2[x] + w;
                q.push({ dis2[v],v });
                col2[v] = col2[x];                 //染色,标记起点
            }
        }
    }
}
void solve() {
    cin >> n >> m >> k;
    e.clear(n);
    e1.clear(n);
    vector<array<int, 3>>ve;
    fr(i, 1, n) {
        col1[i] = 0;
        col2[i] = 0;
    }
    fr(i, 1, m) {
        int u, v, w;
        cin >> u >> v >> w;
        e.add(u, v, w);             //有向图
        e1.add(v, u, w);
        ve.push_back({ u,v,w });
    }
    fr(i, 1, k) {
        cin >> a[i];
    }
    dijkstra1();
    dijkstra2();
    int ans = inf;
    for (auto it : ve) {                     //遍历所有的边
        int u = it[0];
        int v = it[1];
        int w = it[2];
       // cout << u << ' ' << v << ' ' << col1[u] << ' ' << col2[v] << '\n';
        if ((col1[u]&&col2[v]) && col1[u] != col2[v]) {
           // cout << "YES" << '\n';
            ans = min(ans, dis1[u] + dis2[v]+w);
        }
    }
    cout << ans << '\n';
}

signed main()
{
    ios;
    int t = 1;
    cin >> t;
    while (t--) {
        solve();
    }
}

割点+联通块

P3469 [POI2008] BLO-Blockade

给定一个无向图(图是联通的),无重边,对于每个节点求出去与节点i关联的所有边去掉以后(不去掉节点i本身),

无向图有多少个有序点(x, y),满足x 和y 不连通。

n<=1e5,m<=5e5

讨论要删的点是不是割点:

1.非割点,则为2*(n-1)

2.割点,导致变成多个联通块,不同联通块不可相互到达,

假设割后产生2个的联通块,大小为a,b,则贡献为2ab+2(n-1),

假设产生k联通块2(n-1)+2∑(1<=i<=k)∑(1<=j<=k,j!=i)sizei*sizej

会超时,∑(1<=j<=k,j!=i)sizej优化为n-sizei-1

于是变为2∑(1<=i<=k)sizei*(n-sizei-1)

转为求联通块大小问题

再dfs的过程中用sum防止重复计算的

cpp 复制代码
#include<iostream>
#include<stack>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<queue>
#define int long long
const int N = 5e5 + 10;
using namespace std;
vector<int> edges[N];
vector<int> edges2[N];
stack<int>stk;
int dfsn[N], low[N], instk[N], cnt;
int n, m;
int ans[N], Size[N];
int tot;
void tarjan(int p){
    low[p] = dfsn[p] = ++cnt;
    instk[p] = 1;
    Size[p] = 1; 
    int sum = 0;
    stk.push(p); // 进栈
    for (auto q : edges[p]) {
        if (!dfsn[q]) { // 未访问过
            tarjan(q); // 递归地搜索
            Size[p] += Size[q];       //子树的大小            
            if (low[q] >= dfsn[p]) {  // p为割点满足low[q] >= dfsn[p]
                ans[p] += Size[q] *(sum);   //以p为子树的贡献点
                sum += Size[q];
            } 
            low[p] = min(low[p], low[q]);
        }
        else {
            low[p] = min(low[p], dfsn[q]);
        }
    }
    ans[p] += (n - sum - 1) * sum;//剩下的点产生的贡献!
    ans[p] += n - 1;
}
signed main() {
    cin >> n >> m;
    for (int i = 1; i <= m; i++) {
        int x, y;
        cin >> x >> y;
        edges[x].push_back(y);
        edges[y].push_back(x);
    }
    for (int i = 1; i <= n; ++i)
        if (!dfsn[i])
            tarjan(i);
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        cout << 2*ans[i] << '\n';
    }
}
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