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D - Autopilot 解説
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sheyasutaka
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「惑星」を頂点,「航路」を辺とした有向グラフを考えます.
各頂点について,そこから直接辺で結ばれた頂点のリストを作り,空でないならばそのうち番号最小の頂点につながる辺を重み \(0\),他の頂点につながる辺を重み \(1\) とします.このとき,各辺を通るときの「燃料の消費量」は,その辺の重みとして得られます.
この有向グラフ上で,頂点 \(S\) から頂点 \(T\) への最短路を求めればよいです.これは Dijkstra 法や 01-BFS などのアルゴリズムによって実現できます.時間計算量は Dijkstra 法の場合は \(O(N + M \log N)\) 時間,01-BFS の場合は \(O(N + M)\) 時間です.
実装例 (C++)
この実装例では 01-BFS を採用しています.なお,各頂点から直接辺で結ばれた番号最小の頂点を求める部分でソートをしているため,時間計算量は \(O(N + M (\log N + \log M))\) になっています.
#include <iostream>
using std::cin;
using std::cout;
using std::cerr;
using std::endl;
#include <vector>
using std::vector;
using std::pair;
#include <cassert>
using std::min;
using std::max;
#include <deque>
using std::deque;
#ifdef DEBUG
const int debug = 1;
#else
const int debug = 0;
#endif
using ll = int64_t;
using P = pair<ll, ll>;
const ll INF = 1'000'000'000'000'000'009LL;
ll n, m, s, t;
vector<ll> a, b;
inline void output (const ll x) {
cout << x << "\n";
}
void solve() {
vector<vector<P> > g(n);
for (ll i = 0; i < m; i++) {
g[a[i]].emplace_back(b[i], 1);
}
for (ll i = 0; i < n; i++) {
if (g[i].size() > 0) {
sort(g[i].begin(), g[i].end());
g[i][0].second = 0;
}
}
vector<ll> d(n, INF);
deque<P> que;
d[s] = 0;
que.push_front({d[s], s});
while (!que.empty()) {
P p = que.front();
que.pop_front();
ll dv = p.first;
ll v = p.second;
if (d[v] < dv) continue;
for (auto &[u, len] : g[v]) {
if (d[u] > dv + len) {
d[u] = dv + len;
if (len == 0) {
que.push_front({d[u], u});
} else {
que.push_back({d[u], u});
}
}
}
}
if (d[t] == INF) {
output(-1);
} else {
output(d[t]);
}
return;
}
int main (void) {
std::cin.tie(nullptr);
std::ios_base::sync_with_stdio(false);
cin >> n >> m >> s >> t;
--s;
--t;
a.resize(m);
b.resize(m);
for (ll i = 0; i < m; i++) {
cin >> a[i] >> b[i];
a[i]--;
b[i]--;
}
solve();
return 0;
}
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