基于各种基础数据结构的SPFA和各种优化

一、基于各种数据结构的SPFA

以下各个数据均为不卡SPFA的最短路模板：P3371 【模板】单源最短路径（弱化版）的测试时间

1、STL队列：用时: 1106ms / 内存: 8496KB

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<algorithm>
#define inf 336860180
using namespace std;
int n,m,s,x,y,z,v[500001],w[500001],head[500001],nxt[500001],cnt,maxx,dist[500001];
bool vis[500001];
void add(int a,int b,int c)
{v[++cnt]=b;w[cnt]=c;nxt[cnt]=head[a];head[a]=cnt;
}
void read()
{cin>>n>>m>>s;for(int i=1;i<=m;i++){cin>>x>>y>>z;add(x,y,z);}
}
void spfa(int s)
{memset(dist,20,sizeof(dist));queue<int>q;q.push(s);vis[s]=1;dist[s]=0;while(!q.empty()){int t=q.front();q.pop();vis[t]=0;for(int i=head[t];i;i=nxt[i]){int y=v[i];if(dist[y]>dist[t]+w[i]){dist[y]=dist[t]+w[i];if(!vis[y]){q.push(y);vis[y]=1;}}}}
}
void pr()
{for(int i=1;i<=n;i++){if(dist[i]!=inf)cout<<dist[i];else cout<<"2147483647";cout<<" ";}
}
int main()
{read();spfa(s);pr();return 0;
}

2、STL栈：用时: 4257ms / 内存: 8536KB（#2，#9，#10TLE）

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<stack>
#include<algorithm>
#define inf 336860180
using namespace std;
int n,m,s,x,y,z,v[500001],w[500001],head[500001],nxt[500001],cnt,maxx,dist[500001];
bool vis[500001];
void add(int a,int b,int c)
{v[++cnt]=b;w[cnt]=c;nxt[cnt]=head[a];head[a]=cnt;
}
void read()
{cin>>n>>m>>s;for(int i=1;i<=m;i++){cin>>x>>y>>z;add(x,y,z);}
}
void spfa(int s)
{memset(dist,20,sizeof(dist));stack<int>q;q.push(s);vis[s]=1;dist[s]=0;while(!q.empty()){int t=q.top();q.pop();vis[t]=0;for(int i=head[t];i;i=nxt[i]){int y=v[i];if(dist[y]>dist[t]+w[i]){dist[y]=dist[t]+w[i];if(!vis[y]){q.push(y);vis[y]=1;}}}}
}
void pr()
{for(int i=1;i<=n;i++){if(dist[i]!=inf)cout<<dist[i];else cout<<"2147483647";cout<<" ";}
}
int main()
{read();spfa(s);pr();return 0;
}

3、模拟栈：用时: 4242ms / 内存: 8508KB（#2，#9，#10TLE）

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<stack>
#include<algorithm>
#define inf 336860180
using namespace std;
int n,m,s,x,y,z,v[500001],w[500001],head[500001],nxt[500001],cnt,maxx,dist[500001],stk[500001],top;
bool vis[500001];
void add(int a,int b,int c)
{v[++cnt]=b;w[cnt]=c;nxt[cnt]=head[a];head[a]=cnt;
}
void read()
{cin>>n>>m>>s;for(int i=1;i<=m;i++){cin>>x>>y>>z;add(x,y,z);}
}
void spfa(int s)
{memset(dist,20,sizeof(dist));top=1;stk[top]=s;vis[s]=1;dist[s]=0;while(top>0){int t=stk[top];top--;vis[t]=0;for(int i=head[t];i;i=nxt[i]){int y=v[i];if(dist[y]>dist[t]+w[i]){dist[y]=dist[t]+w[i];if(!vis[y]){stk[++top]=y;vis[y]=1;}}}}
}
void pr()
{for(int i=1;i<=n;i++){if(dist[i]!=inf)cout<<dist[i];else cout<<"2147483647";cout<<" ";}
}
int main()
{read();spfa(s);pr();return 0;
}

4、STL优先队列：用时: 1377ms / 内存: 8612KB

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<stack>
#include<algorithm>
#define inf 336860180
using namespace std;
int n,m,s,x,y,z,v[500001],w[500001],head[500001],nxt[500001],cnt,maxx,dist[500001],stk[500001],top;
bool vis[500001];
void add(int a,int b,int c)
{v[++cnt]=b;w[cnt]=c;nxt[cnt]=head[a];head[a]=cnt;
}
void read()
{cin>>n>>m>>s;for(int i=1;i<=m;i++){cin>>x>>y>>z;add(x,y,z);}
}
void spfa(int s)
{memset(dist,20,sizeof(dist));priority_queue<int>q;q.push(s);vis[s]=1;dist[s]=0;while(!q.empty()){int t=q.top();q.pop();vis[t]=0;for(int i=head[t];i;i=nxt[i]){int y=v[i];if(dist[y]>dist[t]+w[i]){dist[y]=dist[t]+w[i];if(!vis[y]){q.push(y);vis[y]=1;}}}}
}
void pr()
{for(int i=1;i<=n;i++){if(dist[i]!=inf)cout<<dist[i];else cout<<"2147483647";cout<<" ";}
}
int main()
{read();spfa(s);pr();return 0;
}

时间总的来说是这个样子的：STL栈>模拟栈>STL优先队列>STL队列

二、SPFA的优化

SPFA目前常见的优化有3种，分别是：SLF优化，LLL优化，随机优化。

1、SLF优化：

SLF优化采取的策略是开一个双端队列，如果即将入队节点大于队首值就插入前端，否则插入后端。是最常见的也是最好用的SPFA优化方法

用时: 1100ms / 内存: 8512KB

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<algorithm>
#define inf 336860180
using namespace std;
int n,m,s,x,y,z,v[500001],w[500001],head[500001],nxt[500001],cnt,maxx,dist[500001],sum;
bool vis[500001];
void add(int a,int b,int c)
{v[++cnt]=b;w[cnt]=c;nxt[cnt]=head[a];head[a]=cnt;
}
void read()
{cin>>n>>m>>s;for(int i=1;i<=m;i++){cin>>x>>y>>z;add(x,y,z);}
}
void spfa(int s)
{memset(dist,20,sizeof(dist));deque<int>q;q.push_back(s);vis[s]=1;dist[s]=0;while(!q.empty()){int t=q.front();q.pop_front();vis[t]=0;for(int i=head[t];i;i=nxt[i]){int y=v[i];if(dist[y]>dist[t]+w[i]){dist[y]=dist[t]+w[i];if(!vis[y]){if(dist[y]<=dist[q.front()])q.push_front(y);else q.push_back(y);vis[y]=1;}}}}
}
void pr()
{for(int i=1;i<=n;i++){if(dist[i]!=inf)cout<<dist[i];else cout<<"2147483647";cout<<" ";}
}
int main()
{read();spfa(s);pr();return 0;
}

2、LLL优化：

LLL优化也是开一个双端队列，每次去队首看是否大于平均值，大于就插入队尾继续寻找。看起来高大上实际应用不多的SPFA优化

用时: 1114ms / 内存: 8500KB

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<algorithm>
#define inf 336860180
using namespace std;
int n,m,s,x,y,z,v[500001],w[500001],head[500001],nxt[500001],cnt,maxx,dist[500001],sum;
bool vis[500001];
void add(int a,int b,int c)
{v[++cnt]=b;w[cnt]=c;nxt[cnt]=head[a];head[a]=cnt;
}
void read()
{cin>>n>>m>>s;for(int i=1;i<=m;i++){cin>>x>>y>>z;add(x,y,z);}
}
void spfa(int s)
{memset(dist,20,sizeof(dist));deque<int>q;q.push_back(s);vis[s]=1;dist[s]=0;while(!q.empty()){int t=q.front();if(dist[t]*q.size()>sum){q.pop_front();q.push_back(t);continue;}q.pop_front();sum-=dist[t];vis[t]=0;for(int i=head[t];i;i=nxt[i]){int y=v[i];if(dist[y]>dist[t]+w[i]){dist[y]=dist[t]+w[i];if(!vis[y]){q.push_back(y);sum+=dist[y];vis[y]=1;}}}}
}
void pr()
{for(int i=1;i<=n;i++){if(dist[i]!=inf)cout<<dist[i];else cout<<"2147483647";cout<<" ";}
}
int main()
{read();spfa(s);pr();return 0;
}

3、随机优化：

随机优化就是rand一下，为0插入队首，为1插入队尾，最不靠谱的优化。

用时: 1259ms / 内存: 8516KB

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<algorithm>
#define inf 336860180
using namespace std;
int n,m,s,x,y,z,v[500001],w[500001],head[500001],nxt[500001],cnt,maxx,dist[500001],sum;
bool vis[500001];
void add(int a,int b,int c)
{v[++cnt]=b;w[cnt]=c;nxt[cnt]=head[a];head[a]=cnt;
}
void read()
{cin>>n>>m>>s;for(int i=1;i<=m;i++){cin>>x>>y>>z;add(x,y,z);}
}
void spfa(int s)
{memset(dist,20,sizeof(dist));deque<int>q;q.push_back(s);vis[s]=1;dist[s]=0;while(!q.empty()){int t=q.front();q.pop_front();vis[t]=0;for(int i=head[t];i;i=nxt[i]){int y=v[i];if(dist[y]>dist[t]+w[i]){dist[y]=dist[t]+w[i];if(!vis[y]){if(rand()%2)q.push_front(y);else q.push_back(y);vis[y]=1;}}}}
}
void pr()
{for(int i=1;i<=n;i++){if(dist[i]!=inf)cout<<dist[i];else cout<<"2147483647";cout<<" ";}
}
int main()
{srand(time(NULL));read();spfa(s);pr();return 0;
}

优化后的时间排序：RAND>LLL>朴素>SLF

如果你喜欢我的文章就来个点赞收藏转发关注吧!!!

转载于:https://www.cnblogs.com/szmssf/p/11047202.html

基于各种基础数据结构的SPFA和各种优化相关推荐

python structure_GitHub - CYZYZG/Data_Structure_with_Python: 这是我在学习《基于Python的数据结构》的时候的笔记与代码...
Data_Structure_with_Python 这是我在学习<基于Python的数据结构>的时候的笔记与代码主要参考:数据结构与算法(Python) 对于算法的时间效率,我们可以用 ...
OpenCV学习笔记（四十一）——再看基础数据结构core OpenCV学习笔记（四十二）——Mat数据操作之普通青年、文艺青年、暴力青年 OpenCV学习笔记（四十三）——存取像素值操作汇总co
OpenCV学习笔记(四十一)--再看基础数据结构core 记得我在OpenCV学习笔记(四)--新版本的数据结构core里面讲过新版本的数据结构了,可是我再看这部分的时候,我发现我当时实在是看得太马 ...
一个基于运气的数据结构，你猜是啥？
作者 | why技术责编 | 张文头图 | CSDN 下载自东方 IC 来源 | why技术(ID:hello_hi_why) 从排行榜切入懂行的老哥一看这个小标题,就知道我要以排行榜作为切入 ...
基础数据结构和算法概念
本文涉及更多的是概念,代码部分请参考之前写过的 2 篇博客排序算法基于Javascript 基本数据结构和查找算法本文主要是基础的数据结构和算法概念,可能部分地方会涉及更高级的算法和算法,具体内 ...
redis源码剖析(7)：基础数据结构quicklist
目录 1.quicklist概述 2.quicklist源码分析 2.1 定义 2.2 push操作 2.3 节点压缩 3.总结 1.quicklist概述 quicklist是一个3.2版本之 ...
redis源码剖析(3)：基础数据结构dict
目录 1.dict概述 2.字典的定义 3.哈希算法 4.字典的初始化及新增键值对 4.1 字典初始化 4.2 新增键值对 5.rehash(重新散列)操作 5.1 rehash操作方式 5.2 re ...
Redis--五种基础数据结构及应用场景
Redis 有 5 种基础数据结构,分别为:string (字符串).list (列表).set (集合).hash (哈希) 和 zset (有序集合). 一. string (字符串) 字符串 s ...
redis 基础数据结构实现
参考文献 redis数据结构分析 Skip List(跳跃表)原理详解 redis 源码分析之内存布局 Redis 基础数据结构与对象 Redis设计与实现-第7章-压缩列表在redis中构建了自己 ...
基于C++的数据结构-1
介绍基于C++的数据结构-参考书目[数据结构.算法与应用(C++语言描述)–赵宏(主编)] [基本概念准备] 信息: 对现实世界中事物的存在方式或运动状态的反映,在计算机中以数据的形式存储. 数据: ...

基于各种基础数据结构的SPFA和各种优化

基于各种基础数据结构的SPFA和各种优化相关推荐

最新文章

热门文章