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最短路径算法中,Dijkstra算法是最常用的解决方案。然而,在某些情况下,题目会要求不仅找到最短路径,还需要在多条最短路径中选择第二标尺最优的路径。这种情况下,通常会引入三种不同的出题方法来解决问题。
第一种方法:增加边权
在这种方法中,除了原始的边权G[u][v]外,我们会为每条边增加一个额外的边权cost[u][v]。目标是通过求解最短路径时,路径上的总花费(cost之和)最小。如果需要最大化花费,也可以将cost[u][v]定义为最大值。
为了实现这一点,我们需要在Dijkstra算法中引入一个额外的数组c[],其中c[u]表示从起点s到达顶点u的最少花费。初始化时,c[s]设为0,其余顶点的c值设为无穷大。在Dijkstra算法的更新步骤中,不仅要比较G[u][v],还要比较c[u] + cost[u][v]。具体来说:
- 如果d[u] + G[u][v] < d[v],则更新d[v]和c[v]。
- 如果d[u] + G[u][v] == d[v],但c[u] + cost[u][v] < c[v],则更新c[v]。
第二种方法:新增点权
在这种方法中,我们为每个顶点增加一个点权weight[u],例如表示该顶点可以收集到的物资数目。在多条最短路径中,目标是找到路径上的总点权之和最大的路径。
为此,我们引入一个额外的数组w[],其中w[u]表示从起点s到达顶点u的总点权。初始化时,w[s]设为weight[s],其余顶点设为0。在Dijkstra算法的更新步骤中,不仅要比较G[u][v],还要比较w[u] + weight[u][v]。具体来说:
- 如果d[u] + G[u][v] < d[v],则更新d[v]和w[v]。
- 如果d[u] + G[u][v] == d[v],但w[u] + weight[u][v] > w[v],则更新w[v]。
第三种方法:计算最短路径条数
在这种方法中,我们需要确定从起点s到终点v的最短路径有多少条。为此,我们引入一个额外的数组num[],其中num[u]表示从起点s到达顶点u的最短路径条数。初始化时,num[s]设为1,其余顶点设为0。
在Dijkstra算法的更新步骤中:
- 如果d[u] + G[u][v] < d[v],则更新d[v],并将num[v]设为num[u]。
- 如果d[u] + G[u][v] == d[v],则将num[v]加上num[u]。
通过以上三种方法,我们可以根据题目需求选择合适的解决方案。在代码实现中,只需要在Dijkstra算法的更新步骤中适当修改,引入相应的数组即可完成任务。
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