1131 Subway Map

题意:给出起点和终点,计算求出最短路径(最短路径即所经过的站点最少的),若最短路径不唯一,则选择其中换乘次数最少的一条线路。

思路:本题虽然也是求最短路径,但是此路径是不带权值的,路径长度即所经过的边数,故可以用DFS来求解,而不是用一般的Dijkstra之类的。相信若只是求最短路径,大多数人都会做,就是从起点start开始深度遍历,遍历到终点end时,与全局变量进行比较、更新。本题的关键是,更新最优路径时需要比较“换乘次数”,如何求解它呢?我是这么思考的——首先,考虑用一个二维数组int mp[maxn][maxn]来存储站点与线路的关系,如mp[6666][8432]=4,表示6666->8432是4号线,但考虑到站点编号的范围最大达到9999,也就是数组得开10000*10000,这显然是无法承受的,故选用unordered_map,令unordered_map<int,unordered_map<int,int>> mp,操作和普通的数组一样。(我发现这个unordered_map真的是非常好用,很多题目都可以用,这里不细说,有兴趣的查看文档进行学习)。那么,怎么算是“换乘”呢?假设前一个站是pre,当前站是curr,下一个站是next,若mp[pre][curr]≠mp[curr][next],说明需要一次换乘,顺序遍历路径path的所有站点,即可求出换乘次数。最后,本题的输出也是比较麻烦,但思路和求换乘次数的方法是一样的。具体请看代码,关键处都有注释。

ps.代码中尽量不要出现中文注释,因为在中文输入法下,若不小心在某一行开头输入了一个空格(难以发现),这会导致编译出错,产生“error: stray '\241' in program”的错误信息。

代码:

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <unordered_map>
using namespace std;
const int maxn=10000;
const int Inf=0x7fffffff;
unordered_map<int,unordered_map<int,int>> mp;//存储两站点间的地铁线,如mp[6666][8432]=4,表示6666->8432是4号线
bool vis[maxn];//在DFS中标记结点是否已经被访问过
vector<int> graph[maxn];//邻接表存储地铁线路图
int k,n,m,s,e,minDistance,minTransfer;//地铁线条数,每条地铁的站点数,查询次数,查询的起点和终点,最短距离,最少换乘数
vector<int> path,tmpPath;//path存放最优路径,tmpPath存放临时路径

int getTransferCnt(vector<int>& path)
{
    int changeCnt=0;
    int pre=path[0];
    for(int i=1;i+1<path.size();i++){//注意,这里的判定是i+1<path.size()
        int curr=path[i],next=path[i+1];
        if(mp[pre][curr]!=mp[curr][next]) changeCnt++;
        pre=curr;//记得更新
    }
    return changeCnt;
}

void dfs(int s)
{
    vis[s]=true;
    tmpPath.push_back(s);
    if(s==e){
        int tmpTransfer=getTransferCnt(tmpPath);
        if(tmpPath.size()-1 < minDistance){
            minDistance=tmpPath.size()-1;
            minTransfer=tmpTransfer;
            path=tmpPath;
        }else if(tmpPath.size()-1 == minDistance && tmpTransfer < minTransfer){
            minTransfer=tmpTransfer;
            path=tmpPath;
        }
        return;
    }
    for(auto next:graph[s]){
        if(vis[next] == true) continue;
        dfs(next);
        tmpPath.pop_back();
        vis[next]=false;
    }
}

void printPath(vector<int>& path)
{
    //换乘次数为0时,只需要输出起点和终点,单独输出。这里minTransfer是全局变量,在调用该函数前已经确定
    if(minTransfer==0){
        int a=path[0],b=path[path.size()-1];//also b=path.back();
        printf("Take Line#%d from %04d to %04d.\n",mp[path[0]][path[1]],a,b);//注意,这里线路不能是mp[a][b],因为站点a、b不一定是相邻的!
        return;
    }
    int start=path[0];//表示当前这条线路的起始站
    int pre=path[0],curr,next;
    for(int i=1;i+1<path.size();i++){
        curr=path[i],next=path[i+1];
        if(mp[pre][curr]!=mp[curr][next]) {
            printf("Take Line#%d from %04d to %04d.\n",mp[pre][curr],start,curr);
            start=curr;//出现换乘,记得更新起始站
        }
        pre=curr;
    }
    //输出最后一次换乘至终点的线路
    printf("Take Line#%d from %04d to %04d.\n",mp[path[path.size()-2]][path[path.size()-1]],start,path[path.size()-1]);
}

int main()
{
    //freopen("pat.txt","r",stdin);
    scanf("%d",&k);
    for(int i=1;i<=k;i++){
        int pre,curr;
        scanf("%d%d",&n,&pre);
        for(int j=1;j<n;j++){
            scanf("%d",&curr);
            graph[pre].push_back(curr);
            graph[curr].push_back(pre);
            mp[pre][curr]=mp[curr][pre]=i;
            pre=curr;
        }
    }
    scanf("%d",&m);
    while(m--){
        scanf("%d%d",&s,&e);
        //每次查询前千万记得初始化
        memset(vis,false,sizeof(vis));
        path.clear();
        tmpPath.clear();
        minDistance=Inf,minTransfer=Inf;
        dfs(s);
        printf("%d\n",minDistance);
        printPath(path);
    }
    return 0;
}

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