Dijkstra算法

\(Dijkstra\ algorithm\)

\(Principle\)

以点为研究对象的贪心策略，和\(Prim\)类似。

\(Implementation\ step\)

1. 将起点标记；
2. 找条连接被标记的点集合中一点和没有被标记的点集合中一点最短的边；
3. 将该边连接的没有被标记的点加入被标记的点；
4. 将该新加入的被标记的点和它的所有邻接点进行松弛操作；
5. 返回第二步，直到\(n\)个点都被标记为止。

• 时间复杂度：\(O(n^2)\)

\(Template\ code\)

void dijkstra()
{
	memset(dis,0x3f,sizeof dis);
	dis[s]=0;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		int x=1,mini=INT_MAX;
		for(int j=1;j<=n;j++)
			if(mini>dis[j]&&!vis[j])
				x=j,mini=dis[x];
		vis[x]=true;
		for(auto y:nbr[x])
			if(dis[x]+y.w<dis[y.x])
				dis[y.x]=dis[x]+y.w;
	}
	return;
}

\(Optimize\)

• \(dis[i]\)会随着松地操作更新，因此是动态求最小值，考虑优先队列优化：

  • 用优先队列维护没有标记的点，且是小根堆

• 时间复杂度：\(O(m\log n)\)

\(Code\)

• P4779 【模板】单源最短路径（标准版）

#include<bits/stdc++.h>
#define int long long
using namespace std;
const int N=1e5+5;
int n,m,s,dis[N];
bool vis[N];
struct node{
	int x,w;
	bool operator<(node y) const
	{
		return w>y.w;
	}
};
vector<node>nbr[N];
void dijkstra()
{
	memset(dis,0x3f,sizeof dis);
	priority_queue<node>pq;
	dis[s]=0;
	pq.push({s,0});
	while(!pq.empty())
	{
		node now=pq.top();
		int x=now.x;
		pq.pop();
		if(vis[x])
			continue;
		vis[x]=true;
		for(auto y:nbr[x])
			if(dis[x]+y.w<dis[y.x])
			{
				dis[y.x]=dis[x]+y.w;
				pq.push({y.x,dis[y.x]});
			}
	}
	return;
}
signed main()
{
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0), cout.tie(0);
	cin>>n>>m>>s;
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		int u,v,w;
		cin>>u>>v>>w;
		nbr[u].push_back({v,w});
	}
	dijkstra();
	for(int i=1;i<=n;i++)
		if(dis[i]==dis[0])
			cout<<INT_MAX<<' ';
		else
			cout<<dis[i]<<' ';
	return 0;
}

• 这份代码里面使用了重载运算符(Overload operator)
  • 重载运算符：
    • \(Over\)：覆盖
    • \(Load\)：加载
    • \(Overload\)：重载
    • \(Operator\)：运算符。
  • 重载运算符是指将运算符（加减乘除等）修改为自定义的含义

\(Dijkstra's\ relationship\ with\ BFS\)

• \(BFS\) 是边权相同的 \(Dijkstra\)

\(Matters\ needing\ attention\)

1. 不能应用于有负边权的图；

2. 不能跑最长路；

3. 注意松弛操作溢出

   if(dis[x]<dis[y]-w)
   

4. 多次调用\(Dijkstra\)要重置\(vis[]\)和\(dis[]\)

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本文作者：wbw121124
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