【矩阵】将有向图转化为矩阵的应用

任务

给定一个有向图(可以有环),求从A点恰好走n步(可以重复经过边)到达B点的方案总数。

图与邻接矩阵

数据结构中学过图的邻接矩阵表示,m[i][j]=1表示存在有向边(i,j),m[i][j]=0表示不存在该边。

解题

假设图有三个结点A,B,C。图的邻接矩阵表示为
A 1 0 1
B 0 0 1
C 1 1 1
求A到B恰好走2步的方案有:
A–>A–>B m[0][0]*m[0][1]=0 不存在
A–>B–>B m[0][1]*m[1][1]=0 不存在
A–>C–>B m[0][2]*m[2][1]=1 存在
方案总数1恰好为图对应的矩阵m^2的第‘A’行第’B‘列的值。
当步数为n时,结论依然成立。
故只需求出图对应的矩阵,并用矩阵快速幂求出矩阵的n次幂后的矩阵即可。

扩展

给定一个有向图(可以有环),求从A点走小于等于n步(可以重复经过边)到达B点的方案总数。
用矩阵来解,相当于给定矩阵A,求A+A^2+A^3+…+A^n的结果。
给出matrix67大神的解法。
这道题两次二分,相当经典。首先我们知道,A^i可以二分求出。然后我们需要对整个题目的数据规模k进行二分。比如,当k=6时,有:
A + A^2 + A^3 + A^4 + A^5 + A^6 =(A + A^2 + A^3) + A^3*(A + A^2 + A^3)
应用这个式子后,规模k减小了一半。我们二分求出A^3后再递归地计算A + A^2 + A^3,即可得到原问题的答案。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_37685156/article/details/80464390
今日推荐