题目
http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2962
题意:卡车要运输尽可能高的货物(但不高于一个安全值),城市间每一条路是双向的但是都有高度限制。求解运输尽可能高的货物时,卡车到达目的地的最短路径。
解题思路
单源最短路径的变形,在最短路径基础上加了高度限制。
思路:采用二分搜索法+修改的Dijkstra,取高度最大的最短路径就是答案。(当枚举太慢,且每次判断都只有两种可能时,优先考虑二分)
先求高度mid=(l+r)/2,若在mid的高度限制下,Dijkstra函数能到达终点(判断dist[dest]的值是否有效),则继续试探[mid+1, r]这一段,否则试探[l, mid-1]这一段。用maxH记录每一次能通行的高度mid并更新,shorteset记录mid高度下通行的最短路径长度。
在Dijkstra函数的实现可以是朴素的,也可以是最小优先队列优化的,两者实现上分别要注意:
- 由于涉及多次调用,因此都要把visited数组初始化为false。
松弛时都要保证height[pos][k]大于限制高度。
朴素Dijkstra:原本dist数组是初始化为cost[s][i]的,但如果height[s][i]小于了限制高度,则要初始化为INF,这一点需要注意!
- 最小队列优化Dijkstra:dist数组要初始化为INF,因为松弛是从源点开始的,只有源点的dist要先赋值为0。
AC代码
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;
const int maxn = 1005, INF = 1 << 27;
typedef pair<int, int> P; //first代表距离,second代表顶点编号
int n, road;
int cost[maxn][maxn], height[maxn][maxn]; //记录两点间代价和高度
int dist[maxn];
bool visited[maxn];
void init()
{
fill(height[0], height[0]+maxn, INF);
for (int i = 0; i <= n; ++i)
for (int j = 0; j <= n; ++j)
cost[i][j] = (i==j) ? 0 : INF;
}
void dijkstra(int s, int h) //朴素dijkstra
{
fill(visited, visited+maxn, false); //由于多次调用,visited每次要在函数里初始化
for (int i = 1; i <= n; ++i)
dist[i] = (height[s][i] < h) ? INF : cost[s][i]; //如果高度不够则标记无法通过
visited[s] = true;
while(1)
{
int pos = -1, mindist = INF;
for (int i = 1; i <= n; ++i) //选出当前离源点最近的点
{
if (!visited[i] && dist[i] < mindist)
{
mindist = dist[i];
pos = i;
}
}
if (pos == -1) break; //结束
visited[pos] = true; //标记pos访问过
for (int k = 1; k <= n; ++k)
{
if (!visited[k] && dist[pos] + cost[pos][k] < dist[k] && height[pos][k] >= h) //松弛要保证高度能通过!!
dist[k] = dist[pos] + cost[pos][k];
}
}
}
void dijkstra_optimized(int s, int h) //最小优先队列优化的dijkstra
{
priority_queue<P, vector<P>, greater<P> > q;
//初始化visited和dist!
fill(visited, visited+maxn, false);
fill(dist, dist+maxn, INF);
q.push(P(0, s));
dist[s] = 0;
visited[s] = true;
while(!q.empty())
{
P out = q.top(); q.pop();
int pos = out.second, d = out.first;
if (d < dist[pos]) continue; //取出的不是最短距离
visited[pos] = true; //标记取出的pos被访问过
for (int k = 1; k <= n; ++k)
{
if (!visited[k] && d + cost[pos][k] < dist[k] && height[pos][k] >= h) //松弛要保证高度能通过!!
{
dist[k] = d + cost[pos][k];
q.push(P(dist[k], k));
}
}
}
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(false);
int kase = 0;
int a, b, h, c, src, dest, limit;
while (cin >> n >> road && n && road)
{
if(kase) cout << endl;
kase++;
init();
for (int i = 0; i < road; ++i)
{
cin >> a >> b >> h >> c;
cost[a][b] = cost[b][a] = c;
h = (h == -1) ? INF : h; //-1表示高度无穷大
height[a][b] = height[b][a] = h; //记录两点间高度
}
cin >> src >> dest >> limit;
int l = 0, r = limit;
int shortest = INF, maxH = INF;
//对限制的高度二分, 使其能通过且最大
while(l <= r)
{
int mid = (l+r)>>1;
dijkstra_optimized(src, mid);
if (dist[dest] != INF)
{
l = mid+1; //左界扩大
shortest = dist[dest];
maxH = mid;
}
else r = mid-1; //右界缩小
}
cout << "Case " << kase << ":" << endl;
if (shortest == INF || maxH == INF) //无法通过
cout << "cannot reach destination" << endl;
else
{
cout << "maximum height = " << maxH << endl;
cout << "length of shortest route = " << shortest << endl;
}
}
return 0;
}