poj3164(最小树形图&朱刘算法模板)

时间:2023-12-17 17:28:50

题目链接:http://poj.org/problem?id=3164

题意:第一行为n, m,接下来n行为n个点的二维坐标, 再接下来m行每行输入两个数u, v,表点u到点v是单向可达的,求这个有向图的最小生成树即求最小树形图;

思路: 这是一道最小树形图模板题;

我们可以用朱刘算法来解:

朱刘算法只有3步,然后不断循环。

1:找到每个点的最小入边。既然是生成树,那么对于每个点来说,只要选一个权值最小的入边就可以了。

贪心思想。因为如果不是最小入边,那么它肯定不是最小树形图的一条边,考虑它是没有意义的。

2:找环。找环找的是最小入边构成的新图的环。如果没找到环,那么一棵树就已经形成了,

因为树就是没有环的图。再因为边权都是最小的,因此此时最小树形图就已经出来了,停止循环。

3:如果第2步中找到了环,那么这个环就可以缩成一个点。然后构造新图,更新边权。更新边权的方法是:

假设某点u在该环上,并设这个环中指向u的边权是in[u],那么对于每条从u出发的边(u, i, w),在新图中连接(new, i, w)的边,其中new为新加的人工顶点;对于每条进入u的边(i, u, w),在新图中建立边(i, new, w-in[u])的边。之所以是w-in[u]的原因是如果选择了w,那么那个in[u]在树中就是多余的,完全可以删除,所以需要减去,然后再后面的总费用累加中会体现出删掉了这个权值,不理解的画个图就明白了。

代码:

 #include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <string.h>
#include <algorithm>
#include <iomanip>
#define MAXN 210
using namespace std; const int inf=0x3f3f3f3f;
struct node{
int u, v;
double w; //**u到v的单向距离
}edge[MAXN*]; struct Point{ //**记录每个点的坐标
double x, y;
}point[MAXN]; double in_dist[MAXN]; //记录i点的最短入边距离
int pre[MAXN]; //**记录i节点的前继节点
int id[MAXN]; //**记录新图点节点
int vis[MAXN]; //**判环
int k=; //k为非自环边的数目 double dist(Point a, Point b){
return sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y));
} void add(int u, int v, double dist){ //***加边
edge[k].u=u;
edge[k].v=v;
edge[k++].w=dist;
} double zhuliu(int root, int n){
double ans=;
while(true){
for(int i=; i<=n; i++){
in_dist[i]=inf;
}
for(int i=; i<k; i++){ //***找点i的最小入边
int u=edge[i].u;
int v=edge[i].v;
double w=edge[i].w;
if(u!=v&&in_dist[v]>w){//**注意这里新图也可能出现自环的情况,若不加u!=v的话会tle
in_dist[v]=w;
pre[v]=u; //**记录v的前继节点
}
}
for(int i=; i<=n; i++){
if(i==root){
continue;
}
ans+=in_dist[i];
if(in_dist[i]>=inf){
return -; //***根节点外还有孤立点,不存在最小树形图
}
}
memset(id, -, sizeof(id));
memset(vis, -, sizeof(vis));
int cnt=;
for(int i=; i<=n; i++){//***枚举每个点,找环
int v=i;
while(v!=root&&vis[v]!=i&&id[v]==-){//**上溯父节点找环
vis[v]=i;
v=pre[v];
}
if(v!=root&&id[v]==-){ //***找到了环,缩点并且从新编号
++cnt;
id[v]=cnt;
for(int u=pre[v]; u!=v; u=pre[u]){
id[u]=cnt;
}
}
}
if(!cnt){ //***没有出现环
break;
}
for(int i=; i<=n; i++){//***将余下的不在环中的点也重新编号
if(id[i]==-){
id[i]=++cnt;
}
}
for(int i=; i<k; i++){//***建新图
int u=edge[i].u;
int v=edge[i].v;
edge[i].u=id[u];
edge[i].v=id[v];
if(edge[i].u!=edge[i].v){
edge[i].w-=in_dist[v];
}
}
n=cnt; //**更新节点数目
root=id[root]; //**更新根节点编号
}
return ans;
} int main(void){
// freopen("test.in", "r", stdin);
// freopen("test.out", "w", stdout);
int u, v, n, m;
while(~scanf("%d%d", &n, &m)){
k=;
for(int i=; i<=n; i++){
scanf("%lf%lf", &point[i].x, &point[i].y);
}
while(m--){
scanf("%d%d", &u, &v);
if(u!=v){ //***删除自环
add(u, v, dist(point[u], point[v]));
}
}
int root=; //**本题中没有指定根节点,任取一个即可
double ans=zhuliu(root, n);
if(ans==-){
puts("poor snoopy");
}else{
printf("%.2f\n", ans); //**poj输出用lf会wa╭(╯^╰)╮
}
}
return ;
}