关于图论算法
预习了一点图论的算法,记录一下:
我将分为三部分记录:
1.概念&一笔画问题
2.最短路算法
3.最小生成树算法
1st. 一笔画问题
首先明确以下几个概念:
1、欧拉通路:恰好通过图中的每条边仅一次的通路。
2、欧拉回路:是欧拉路径且起点和终点是同一个点。
3、欧拉图:存在欧拉回路的图。
关于一笔画问题的定理:
存在欧拉路的条件:图是连通的,且存在0个或2个奇点。 如果存在2个奇点,那么这两个奇点一定是这个图的起点和终点。
如果存在欧拉回路的话,就不会有奇点。
其实我们要探究的一笔画问题就是探究是否存在欧拉回路
——“问题来了,怎样求得欧拉路径呢?”
——“用DFS!”
首先确定起点和终点,也就是输入再存储这张图,记录每个点的度。然后找有没有奇点,如果有的话,就将其当成起点或终点。如果没有,就可以从任何一个点开始。
#include<iostream> #define N 1001 using namespace std; int g[N][N];//存图 int du[N];//记录每个点的度 int lu[N];//记录最后要输出的点的顺序 int n,cnt,e; void dfs_lu(int i) { for(int j=1;j<=n;j++) if(g[i][j]==1) { g[i][j]=0; g[j][i]=0; dfs_lu(j); } lu[cnt++]=i; } int main() { cin>>n>>e; int x,y; for(int i=1;i<=e;i++) { cin>>x>>y; g[x][y]=1; g[y][x]=1; du[x]++; du[y]++; } int start=5;//如果没有环(即没有奇点)就直接从1开始,当然从任何一个点开始都是可以的!!! for(int i=1;i<=n;i++) { if(du[i]%2==1) start=i;//记录起点 break; } cnt=0; dfs_lu(start); for(int i=0;i<cnt;i++) { cout<<lu[i]<<" "; } return 0; }
有欧拉图,就还会有哈密顿图:
定义:
哈密尔顿通路:通过图中每个顶点仅一次的通路。
哈密尔顿回路:通过图中每个顶点仅一次的回路。
哈密尔顿图:存在哈密尔顿回路的图。
其实哈密顿图和欧拉图的区别就是一个是经过所有的边,一个是经过所有的点
其实不准确,因为只要经过所有的边,就一定会经过所有的点,但是经过所有的点不一定经过所有的边,所以他们的区别实际上是:
一个是要经过所有的点且经过所有的边,一个是经过所有的点但不用非要经过所有的边
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2nd. 最短路问题
有四种方法,分别是:floyed算法,Dijkstra算法,Bellman-Ford算法,SPFA算法
首先明确一些概念:
首先最短路是啥意思我就不说了,至于问题分类,主要分为两类:
一类是求从某个顶点(源点)到其它顶点(终点)的最短路径(dijkstra算法、 Bellman-ford 算法、SPFA算法)
另一类是求图中每一对顶点间的最短路径,(floyed算法)
1.floyed算法:
首先记录每一条边,设d[i][j]代表从i到j的最短距离,画一个图看看:
对于一整个图,我们都可以将其分解为以上的小部分,从1到3有两种选择,一种是从1到2,再从2到3,还有一种就是直接从1到3,现在我们已知每条边的边权,那就计算一下两条路径那条更短就去哪条
再比如下面的图:
显然,对于这张图,我们知道1直接到5是没有路径的,所以它们之间的最短距离d[1][5]=min(d[1][4]+d[4][5],d[1][5])=min(1+3,∞)=4
我们也可以由此得出1到6的最短路径长度,1到3的最短路径长度,因此这种方法可以实现求图上任何两点之间的最短路径长度
所以其实我认为它跟DP是有写相同之处的,比如状态转移:
1 for(int k=1;k<=n;k++) 2 for(int i=1;i<=n;i++) 3 for(int j=1;j<=n;j++) 4 if(d[i][k]+d[k][j]<d[i][j]){ 5 d[i][j]=d[i][k]+d[k][j]; 6 }
相似之处还有就是他们都需要初始化,比如它的初始化就是:
d[ i ][ i ]=0,也就是说自己到自己的距离是0
d[ i ][ j ]= 边权,i 与 j 有直接相连的边,那这条边的长度就是它的边权
d[ i ][ j ]= 0x7f,i 与 j 无直接相连的边,这条边的长度定义为一个超级大的数,只有这样我们才能筛选出最短的那条边
(当然,用memset固然简洁明了,但是在处理0和-1之外的赋值操作时会有意想不到的结果......所以还是老老实实地用循环嵌套吧!!!)
那就直接上题!
输入顶点数 m 和边数 n,任意两点的之间的距离w都<=1000,再输入p,q两点标号,接下来输入m行,每行代表一条边的起点,终点和权值,输出p,q两点之间路径长度的最小
#include<iostream> #include<cstdio> #include<cstring> using namespace std; int d[101][101]; int main() { int n,m,p,q; cin>>n>>m>>p>>q; for(int i=1;i<=n;i++) { for(int j=1;j<=n;j++) { d[i][j]=1001; } } //初始化将每条边变成一个很大的数 for(int i=1;i<=n;i++) { d[i][i]=0; } //自己到自己的长度是0 int i,j,len; for(int ha=1;ha<=m;ha++) { cin>>i>>j>>len; d[i][j]=len; d[j][i]=len; }//输入边的长度 for(int k=1;k<=n;k++) { for(int i=1;i<=n;i++) { for(int j=1;j<=n;j++) { if(d[i][k]+d[k][j]<d[i][j]) { d[i][j]=d[i][k]+d[k][j]; } } } } //寻找最短距离 cout<<d[p][q]; return 0; }