acwing 847. 图中点的层次(BFS)

时间:2025-04-18 21:30:43

给定一个 n 个点 m 条边的有向图,图中可能存在重边和自环。

所有边的长度都是 1,点的编号为 1∼n。

请你求出 1 号点到 n 号点的最短距离,如果从 1 号点无法走到 n 号点,输出 −1。

输入格式
第一行包含两个整数 n 和 m。

接下来 m 行,每行包含两个整数 a 和 b,表示存在一条从 a 走到 b 的长度为 1 的边。

输出格式
输出一个整数,表示 1 号点到 n 号点的最短距离。

数据范围
1≤n,m≤105
输入样例:
4 5
1 2
2 3
3 4
1 3
1 4
输出样例:
1

我们知道广度优先遍历能求最短距离,所以这题判断1号节点能否到n号节点 的 最短距离,广度优先遍历即可。

思路步骤:

  • 用 d 数组保存1号节点到各个节点的距离,初始时,都是 -1。

  • 用 st 数组标记各个节点有没有走到过。

  • 从 1 号节点开始,广度优先遍历:

  • 1 号节点入队列,dist[1] 的值更新为 0。

  • 如果队列非空,就取出队头,找到队头节点能到的所有节点。如果队头节点能到走到的节点没有标记过,就将节点的dist值更新为队头的dist值+1,然后入队。

  • 重复步骤 2 直到队列为空。

  • 这个时候,d 数组中就存储了 1 号节点到各个节点的距离了。如果距离是无穷大,则不能到达,输出 -1,如果距离不是无穷大,则能到达,输出距离。

图的存储: 邻接表, 单链表形式

  • 用 h 数组保存各个节点能到的第一个节点的编号。开始时,h[i] 全部为 -1。

  • 用 e 数组保存节点编号,ne 数组保存 e 数组对应位置的下一个节点所在的索引。

  • 用 idx 保存下一个 e 数组中,可以放入节点位置的索引

  • 插入边使用的头插法,例如插入:a->b。首先把b节点存入e数组,e[idx] = b。然后 b 节点的后继是h[a],ne[idx] = h[a]。最后,a 的后继更新为 b 节点的编号,h[a] = idx,索引指向下一个可以存储节点的位置,idx ++ 。

下面代码看似有一丢丢长,实际上的核心代码就6行。所以说需要牢记

code:

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <queue>

using namespace std;

const int N = 100010;

int n, m;
int h[N], e[N], ne[N], idx; //邻接表数据结构
int d[N];  //存储节点1到n的距离

void add(int a, int b)  // 邻接表存储模版
{
    e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx ++;
}

int bfs()
{
    memset(d, -1, sizeof d);  // 初始化距离
    
    queue<int> q; 
    d[1] = 0;   // 初始化节点1的距离为0
    q.push(1);  // 放入初始化条件
    
    while(q.size())
    {
        int t = q.front();  // 取出队头
        q.pop();
        
        //=============================================================================================
        // ne[i]上的点都是与i节点距离为1的点
        for(int i = h[t]; i != -1; i = ne[i]) //遍历所有t节点能到的点,i为节点索引
        {
            // 向外走一步
            int j = e[i];  //通过索引i得到t能到的节点编号
            if(d[j] == -1)  //如果没有遍历过
            {
                d[j] = d[t] + 1; // 因为路径长度都是1,所以直接在上一步的基础上加上1即可
                q.push(j); // 将j加到队列中
            }
        }
        
    }
    return d[n];
    //=================================================================================================
}

int main()
{
    cin >> n >> m;
    memset(h, -1, sizeof h);
    
    for(int i =0; i < m; i ++)
    {
        int a, b;
        cin >> a >> b;
        add(a, b); 
    }
    
    cout << bfs() << endl;
    return 0;
}