再述 Dijkstra
学 Dijkstra 好久了，今天再学了一遍，感觉推翻了好多自己的知识......
定义
一种用于求非负权值的图的单源最短路径的算法。
方法
已知：如果要求从起始点 s 到某一个点 x 的最短路径，显然只能从某一个已确认为最短路径的点转移。
给个图：
假设我们的起始点是点 1，现在我们用数组记录从原点到所有点的最短路径：
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | ∞ \infty ∞ | ∞ \infty ∞ | ∞ \infty ∞ | ∞ \infty ∞ |
由于其他点的最短路未知，故先用 ∞ \infty ∞ 代替，代码中用很大的一个数字代替即可。
注意到，我们由于要求出某个点出发，所有点的最短路，显然需要更新 n n n 次，其中 n n n 为顶点数量。
在这 n n n 次循环中，我们可以处理出由若干顶点组成的已知最短路集合 ，称之为 K K K。
在每次循环中，用 O ( n ) O(n) O(n) 可以找到距离 u ( u ∈ K ) u(u\in K) u(u∈K) 最近的那个点，更新其最短路表格，并将其加入 K K K 中。
最后得到的结果：
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 5 | 6 | 7 | 6 |
证明
如何证明这种算法是对的？
假设我们有一张图：
从 a a a 出发，求到 e e e 的最短路径。其中 a → b → e a\rightarrow b\rightarrow e a→b→e 这条路径已确认最短。
显然 a → c → d a\rightarrow c \rightarrow d a→c→d 这条路径并不会比 a → b → e a\rightarrow b\rightarrow e a→b→e 更优，且 d → e d\rightarrow e d→e 这条边的权值一定非负（前提），所以 a → b → e a\rightarrow b \rightarrow e a→b→e 这条路径一定是最优的。
算算时间复杂度，两层 O ( n ) O(n) O(n) 的循环，就 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)，对于小数据可过。可允许大小约在 n ≤ 1 0 4 n\le 10^4 n≤104。
优先队列优化
想想能否优化时间复杂度？
注意到，由于是要求 n n n 个点的最短路，那么第一层的循环显然不能舍弃。
考虑优化时找到最近点的枚举步骤。
可以用一个优先队列存起来。存的东西：pair 类型，第一个元素是目前的最短路距离，第二个是点的编号。
那么众所周知，优先队列查找一个元素的时间复杂度是 O ( log n ) O(\log n) O(logn) 的，其中 n n n 为元素个数。
每次查找都是一个 O ( log n ) O(\log n) O(logn)， n n n 次外循环，每次还要通过 O ( m ) O(m) O(m) 的时间复杂度更新最短距离。
所以时间复杂度即为 O ( ( n + m ) log n ) O((n+m)\log n) O((n+m)logn)。
一般来说，只要图是联通的， m m m 基本都会比 n n n 大，可近似为 O ( m log n ) O (m\log n) O(mlogn)。
局限性
但是，考虑到一种特殊的情况：完全图。
众所周知，完全图是一种 m = n ( n − 1 ) m=n(n-1) m=n(n−1) 的特殊图，那么优先队列优化的时间复杂度就反而退化成了 O ( n 2 log n ) O(n^2 \log n) O(n2logn)，反而不如朴素版。
代码
放下优先队列优化后的代码：
cpp
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXM=5e5+5;
const int MAXN=1e4+5;
int n,m,s;
bool book[MAXN];
int dis[MAXN];
struct EDGE{
int to,w,pre;
}edge[MAXM];
int head[MAXN];
priority_queue<pair<int,int>,vector<pair<int,int> > ,greater<pair<int,int> > > heap;
void init()
{
for(int i=1;i<=n;i++)
{
dis[i]=INT_MAX;
}
return;
}
void add(int from,int to,int w,int num)
{
edge[num].to=to;
edge[num].w=w;
edge[num].pre=head[from];
head[from]=num;
return;
}
int u,v,w;
int main(){
scanf("%d%d%d",&n,&m,&s);
init();
dis[s]=0;
for(int i=1;i<=m;i++)
{
scanf("%d%d%d",&u,&v,&w);
add(u,v,w,i);
}
heap.push(make_pair(0,s));
while(!heap.empty())
{
int t=heap.top().second;
heap.pop();
if(book[t]==true)
{
continue;
}
book[t]=true;
for(int i=head[t];i!=0;i=edge[i].pre)
{
dis[edge[i].to]=min(dis[edge[i].to],dis[t]+edge[i].w);
heap.push(make_pair(dis[edge[i].to],edge[i].to));
}
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
printf("%d ",dis[i]);
}
puts("");
return 0;
}