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【圖(中)】小白專場: 哈利·波特的考試

題目:

這門課是用魔咒將一種動物變成另一種動物。例如將貓變成老鼠的魔咒是haha,將老鼠變成魚的魔咒是hehe,把貓變成魚,魔咒lalala。反方向變化的魔咒就是簡單地將原來的魔咒倒過來念,例如ahah可以將老鼠變成貓。
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只允許帶一隻動物,考察把這隻動物變成任意一隻指定動物的本事。於是他來問你:帶什麼動物去可以讓最難變的那種動物(即該動物變為自己帶去的動物所需要的魔咒最長)需要的魔咒最短?

例如:如果只有貓、鼠、魚,則顯然哈利·波特應該帶鼠去,因為鼠變成另外兩種動物都只需要念4個字元;而如果帶貓去,則至少需要念6個字元才能把貓變成魚;同理,帶魚去也不是最好的選擇。

輸入說明:


第1行給出兩個正整數N (≤100)和M,其中N是考試涉及的動物總數,M是用於直接變形的魔咒條數。為簡單起見,我們將動物按1~N編號。隨後M行,每行給出了3個正整數,分別是兩種動物的編號、以及它們之間變形需要的魔咒的長度(≤100),數字之間用空格分隔。

輸出格式:
輸出哈利·波特應該帶去考場的動物的編號、以及最長的變形魔咒的長度,中間以空格分隔。
如果只帶1只動物是不可能完成所有變形要求的,則輸出0。如果有若干只動物都可以備選,則輸出編號最小的那隻。

題意理解:
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利用Floyd演算法,將任意兩點之間的最小路徑計算出來。對於每一個節點,找出從該節點出發最難變的動物需要多少字元。所有節點最難變的節點的最小值即為所求結果,對應的節點為所求節點。

程式框架搭建

使用鄰接矩陣儲存圖
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程式整體包括兩部分:
第一部分,建立一個圖,包括完成圖的定義,建立一個空圖,插入所有節點。
第二部分:呼叫Flody演算法,計算出任意兩頂點之間的最小距離;對於每個頂點,找出最遠的頂點距離;在每個頂點對應的最遠距離中找最小值。

完整c++程式碼

#include<iostream>
using namespace std;

#define MaxVertexNum 100	/* 最大頂點數設為100 */
#define INFINITY 65535		/* ∞設為雙位元組無符號整數的最大值65535*/
typedef int Vertex;
/* 用頂點下標表示頂點,為整型*/ typedef int WeightType; /* 邊的權值設為整型*/ //typedef char DataType; /* 頂點儲存的資料型別設為字元型*/ /* 邊的定義*/ typedef struct ENode *PtrToENode; struct ENode{ Vertex V1, V2; /* 有向邊<V1, V2> */ WeightType Weight; /* 權重*/ }; typedef PtrToENode Edge; /* 圖結點的定義*/ typedef struct GNode *PtrToGNode; struct GNode{ int Nv; /* 頂點數*/ int Ne; /* 邊數*/ WeightType G[MaxVertexNum][MaxVertexNum]; /* 鄰接矩陣*/ // DataType Data[MaxVertexNum]; /* 存頂點的資料*/ /* 注意:很多情況下,頂點無資料,此時Data[]可以不用出現*/ }; typedef PtrToGNode MGraph; /* 以鄰接矩陣儲存的圖型別*/ MGraph CreateGraph(int VertexNum) { /* 初始化一個有VertexNum個頂點但沒有邊的圖*/ Vertex V, W; MGraph Graph; Graph = (MGraph)malloc(sizeof(struct GNode)); /* 建立圖*/ Graph->Nv = VertexNum; Graph->Ne = 0; /* 初始化鄰接矩陣*/ /* 注意:這裡預設頂點編號從0開始,到(Graph->Nv - 1) */ for (V = 0; V<Graph->Nv; V++) for (W = 0; W<Graph->Nv; W++) Graph->G[V][W] = INFINITY; return Graph; } void InsertEdge(MGraph Graph, Edge E) { /* 插入邊<V1, V2> */ Graph->G[E->V1][E->V2] = E->Weight; /* 若是無向圖,還要插入邊<V2, V1> */ Graph->G[E->V2][E->V1] = E->Weight; } MGraph BuildGraph() { MGraph Graph; Edge E; // Vertex V; int Nv, i; cin>>Nv; /* 讀入頂點個數*/ Graph = CreateGraph(Nv); /* 初始化有Nv個頂點但沒有邊的圖*/ cin>>(Graph->Ne); /* 讀入邊數*/ if (Graph->Ne != 0) /* 如果有邊*/ { E = (Edge)malloc(sizeof(struct ENode)); /* 建立邊結點*/ /* 讀入邊,格式為"起點終點權重",插入鄰接矩陣*/ for (i = 0; i<Graph->Ne; i++) { cin>>(E->V1)>>(E->V2)>>(E->Weight); /* 注意:如果權重不是整型,Weight的讀入格式要改*/ E->V1--; E->V2--; //起始編號從0開始 InsertEdge(Graph, E); } } /* 如果頂點有資料的話,讀入資料 for (V = 0; V<Graph->Nv; V++) scanf(" %c", &(Graph->Data[V])); */ return Graph; } void Floyd(MGraph Graph, WeightType D[][MaxVertexNum]) { Vertex i, j, k; /* 初始化*/ for (i = 0; i < Graph->Nv; i++) for (j = 0; j < Graph->Nv; j++) { D[i][j] = Graph->G[i][j]; } for (k = 0; k < Graph->Nv; k++) for (i = 0; i < Graph->Nv; i++) for (j = 0; j < Graph->Nv; j++) if (D[i][k] + D[k][j] < D[i][j]) { D[i][j] = D[i][k] + D[k][j]; if (i == j && D[i][j] < 0) /* 若發現負值圈*/ return; /* 不能正確解決,返回錯誤標記*/ } } WeightType FindMaxDist(WeightType D[][MaxVertexNum], Vertex i, int N) { WeightType MaxDist; Vertex j; MaxDist = 0; for (j = 0; j<N; j++) /* 找出i到其他動物j的最長距離*/ if (i != j && D[i][j]>MaxDist) MaxDist = D[i][j]; return MaxDist; } void FindAnimal(MGraph Graph) { WeightType D[MaxVertexNum][MaxVertexNum], MaxDist, MinDist; Vertex Animal, i; Floyd(Graph, D); MinDist = INFINITY; for (i = 0; i<Graph->Nv; i++) { MaxDist = FindMaxDist(D, i, Graph->Nv); if (MaxDist == INFINITY)/* 說明有從i無法變出的動物*/ { cout<<0<<endl; return; } if (MinDist > MaxDist) /* 找到最長距離更小的動物*/ { MinDist = MaxDist; /*更新距離*/ Animal = i + 1; /*記錄編號*/ } } cout<<Animal<<" "<<MinDist<<endl; } int main() { MGraph G = BuildGraph(); FindAnimal(G); return 0; }