SPFA(Shortest Path Faster Algorithm)是Bellman-Ford算法的一种队列实现，减少了不必要的冗余计算。
算法大致流程是用一个队列来进行维护。 初始时将源加入队列。 每次从队列中取出一个元素，并对所有与他相邻的点进行松弛，若某个相邻的点松弛成功，则将其入队。 直到队列为空时算法结束。
这个算法，简单的说就是队列优化的bellman-ford,利用了每个点不会更新次数太多的特点发明的此算法
SPFA——Shortest Path Faster Algorithm，它可以在O(kE)的时间复杂度内求出源点到其他所有点的最短路径，可以处理负边。SPFA的实现甚至比Dijkstra或者Bellman_Ford还要简单
SPFA可以处理负权边
定理: 只要最短路径存在，上述SPFA算法必定能求出最小值。
证明：
每次将点放入队尾，都是经过松弛操作达到的。换言之，每次的优化将会有某个点v的最短路径估计值d[v]变小。所以算法的执行会使d越来越小。由于我们假定图中不存在负权回路，所以每个结点都有最短路径值。因此，算法不会无限执行下去，随着d值的逐渐变小，直到到达最短路径值时，算法结束，这时的最短路径估计值就是对应结点的最短路径值。
期望的时间复杂度O(ke)， 其中k为所有顶点进队的平均次数，可以证明k一般小于等于2。
判断有无负环：
如果某个点进入队列的次数超过N次则存在负环（SPFA无法处理带负环的图）
/*********************************************/
// d数组类似迪杰斯特拉的dis数组，记录起点到i点的局部最优解
// c数组用来记录访问 i 点的次数
// vis 记录是否在队列里面
// 用数组模拟邻接表存图，w数组为权值
/*********************************************/
bool spfa_bfs(int s) // s为图的起点
{
queue <int> q; // 队列里存点
memset(d,0x3f,sizeof(d));
memset(c,0,sizeof(c));
memset(vis,0,sizeof(vis));
q.push(s);
vis[s]=1;
c[s]=1;
d[s]=0;
//顶点入队vis要做标记，另外要统计顶点的入队次数
while(!q.empty())
{
int x;
x=q.front();
q.pop();
vis[x]=0;
//队头元素出队，并且消除标记
for(int k=f[x]; k!=0; k=nnext[k]) //遍历顶点x的邻接表
{
int y=v[k];
if( d[x]+w[k] < d[y]) //如果可以松弛
{
d[y]=d[x]+w[k]; //松弛
if(!vis[y]) //顶点y不在队内 不要重复入队列
{
vis[y]=1; //标记
c[y]++; //统计次数
q.push(y); //入队
if(c[y]>NN) //超过入队次数上限，说明有负环
return false;
}
}
}
}
return true;
}
给出一道题目,练练手.
本人AC代码: 仅供参考 ,不对的地方请指出
大致思路:
用数组模拟邻接表存图,然后直接套模板.
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cctype>
#include <cmath>
#include <set>
#include <map>
#include <list>
#include <queue>
#include <deque>
#include <stack>
#include <string>
#include <bitset>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <stdlib.h> using namespace std;
typedef long long LL;
const int INF=2e9+1e8;
const int MOD=1e9+7;
const int MAX_SIZE=1005; int first[MAX_SIZE*2],nnext[MAX_SIZE*2];
int edge[MAX_SIZE*2][3],dist[MAX_SIZE],cnt[MAX_SIZE],vis[MAX_SIZE];
int V,E;
bool spfa_bfs(int start)
{
memset(vis,0,sizeof(vis));
memset(cnt,0,sizeof(cnt));
memset(dist,0xf3,sizeof(dist));
queue<int>q;
q.push(start);
vis[start]=1;
dist[start]=0;
while(!q.empty())
{
start=q.front();
q.pop();
vis[start]=0;
int k=first[start];
while(k!=-1)
{
int terminal=edge[k][1];
if(dist[terminal]<dist[start]+edge[k][2])
{
dist[terminal]=dist[start]+edge[k][2];
if(!vis[terminal])
{
q.push(terminal);
cnt[terminal]++;
vis[terminal]=1;
if(cnt[terminal]>V) return false;
}
}
k=nnext[k];
}
}
return true;
}
int main()
{
// printf("sb\n");
int ncase;
scanf("%d",&ncase);
while(ncase--)
{
int i,j;
scanf("%d %d",&V,&E);
for(i=0; i<=1000; i++)
first[i]=-1;
for(i=0; i<E; i++)
{
int a,b,c,d,e,val1,val2;
scanf("%d %d %d %d %d",&a,&b,&c,&d,&e);
val1=d-c;
val2=e-c;
int xiaobiao=(i+1)*2-2;
edge[xiaobiao][0]=a,edge[xiaobiao][1]=b,edge[xiaobiao][2]=val1;
nnext[xiaobiao]=first[a];
first[a]=xiaobiao;
xiaobiao++;
edge[xiaobiao][0]=b,edge[xiaobiao][1]=a,edge[xiaobiao][2]=val2;
nnext[xiaobiao]=first[b];
first[b]=xiaobiao;
}
int ans=spfa_bfs(0);
// for(i=0;i<V;i++)
// printf("%d ",dist[i]);
// printf("\n"); if(!ans) printf("$$$\n");
else printf("%d\n",dist[V-1]);
}
return 0;
}