Cod sursa(job #2622907)

Utilizator _mirubMiruna-Elena Banu _mirub Data 2 iunie 2020 02:46:13
Problema Floyd-Warshall/Roy-Floyd Scor 0
Compilator cpp-32 Status done
Runda Arhiva educationala Marime 6.4 kb
#include <bits/stdc++.h>

#define NMAX 50010   // ATENTIE la cat e in problema curenta !!!
#define oo (1 << 30) // ATENTIE la cat e in problema curenta !!!
#define NO_PARENT (-1)

using namespace std;

class Task {
public:
  void solve() {
    read_input();
    print_output(get_result().first, get_result().second);
  }

private:
  // n = numar de noduri, m = numar de muchii
  int n, m;

  // Listele de adiacenta pentru fiecare nod
  vector<pair<int, int>> adj[NMAX]; 

  // Matrice auxiliara unde se vor calcula noile costuri
  vector<pair<int, int>> aux_adj[NMAX];

  void read_input() {
    //ifstream fin ("johnson.in"); 
    ifstream fin ("royfloyd.in");
    fin >> n >> m;

    //adj.resize(NMAX, vector<pair<int, int>>());

    for (int i = 1; i <= m; ++i) {
      // Citim m muchii de forma x -> y  cu costul c
      int x, y, c;
      fin >> x >> y >> c;

      // Adaugam in lista de adiacenta a nodului x
      // nodul y cu costul muchiei x -> y = c
      adj[x].push_back({y, c});
      aux_adj[x].push_back({y, c});
    }
    
    fin.close();
  }

  std::pair<bool, vector<vector<pair<int, int>>>> get_result() { return Johnson(); }

  void Dijkstra(int source, vector<int> &d) {
    // Min-heap ce contine perechi de tipul: distanta source -> x
    // Folosit pentru a extrage la fiecare pas nodul care are costul
    // estimat minim fata de sursa
    priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>,
                    std::greater<pair<int, int>>> pq;
    
    // Presupunem ca nu exista drum de la source la i
    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
      d[i] = oo;
    }

    // Initializam distanta source -> source = 0
    d[source] = 0;
    // Adaugam in heap sursa cu prioritate = cost
    pq.push({d[source], source});

    while (!pq.empty()) {
      // Extragem nodul cu costul estimat minim fata de sursa
      auto entry = pq.top();
      pq.pop();

      int cost = entry.first;
      int node = entry.second;

      // Daca intrarea curenta nu este up-to-date
      // Adica s-a modificat costul fata de cel deja existent in heap
      if (cost > d[node]) {
        continue;
      }

      // Pentru fiecare vecin incercam sa relaxam costul de la sursa
      // la el trecand prin nodul node
      for (auto &edge : aux_adj[node]) {
        int neighbour = edge.first;
        int cost_edge = edge.second;

        // Daca obtinem un cost mai mic trecand prin node
        if (d[node] + cost_edge < d[neighbour]) {
          // Salvam noua distanta
          d[neighbour] = d[node] + cost_edge;

          // Actualizam costul drumului de la sursa la vecin
          pq.push({d[neighbour], neighbour});
        }
      }
    }

    // Optional: Daca nu se poate ajunge in nodul i din source
    // modificam distanta din oo intr-o valoare corespunzatoare
    // Infoarena vrea sa nu afisez oo, ci 0
    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
      if (d[i] == oo) {
        d[i] = -1;
      }
    }
  }

   bool BellmanFord(int source, vector<int> &d) {
    // Coada folosita la algoritmul BellmanFord
    queue<int> q;

    // used[i] = de cate ori a fost folosit nodul i
    vector<int> used(n + 2, 0);

    // Presupunem ca nu exista drum de la source la i
    for (int i = 1; i <= n + 1; ++i) {
      d[i] = oo;
    }

    // Distanta source -> source = 0
    d[source] = 0;

    // Adaugam source in coada
    q.push(source);

    while (!q.empty()) {
      int node = q.front();
      q.pop();

      // Crestem numarul de utilizari al nodului node
      ++used[node];
      if (used[node] > n + 1) {
        return true; // Am gasit ciclu de cost negativ
      }

      // Pentru fiecare vecin incercam sa relaxam costul de la sursa
      // la el trecand prin nodul node
      for (auto &edge : aux_adj[node]) {
        int neighbour = edge.first;
        int cost_edge = edge.second;

        // Daca obtinem un cost mai mic trecand prin node
        if (d[node] + cost_edge < d[neighbour]) {

          // Salvam noua distanta
          d[neighbour] = d[node] + cost_edge;

          // Actualizam costul drumului de la sursa la vecin
          q.push(neighbour);
        }
      }
    }

    return false;
  }

    std::pair<bool, vector<vector<pair<int, int>>>> Johnson () {
        // Cream legaturi de la nodul nou la toate celelalte
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            aux_adj[n + 1].push_back({i, 0});
        }

        // Initializam vectorul pe care il vom trimite la BellmanFord cu valoarea oo
        vector<int> vertex_weight(n + 2, oo);

        // Aplicam BellmanFord cu noul nod ca sursa pentru a afla costurile nodurilor
        bool neg_cycle = BellmanFord (n + 1, vertex_weight);

        // Daca s-a gasit un ciclu negativ, oprim algoritmul
        if (neg_cycle) {
            return {true, vector<vector<pair<int, int>>>()};
        }

        // Aflam noile costuri ale muchiilor
        for (int i = 1; i <= n + 1; ++i) {
            for (auto &entry : aux_adj[i]) {
                entry.second += (vertex_weight[i] - vertex_weight[entry.first]);
            }
        }

        // Cream matricea finala
        vector<vector<pair<int, int>>> final_graph(n + 1, vector<pair<int, int>>());

        // Aplicam Dijkstra din fiecare nod pentru a afla distantele
        vector<int> current_dijkstra(n, oo);
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            Dijkstra(i, current_dijkstra);
            for (int j = 1; j <= n; ++j) {
                final_graph[i].push_back({j, current_dijkstra[j]});
                //aux_adj[i][j].second = current_dijkstra[j];
            }
        }

        // Retinem in matricea de adiacenta varianta finala
        // memcpy(adj, final_graph, so;
        return {false, final_graph};
    }

  void print_output(bool negative_cycle, vector<vector<pair<int, int>>> res) {
    //ofstream fout ("johnson.out");
    ofstream fout ("royfloyd.out");
    if (negative_cycle) {
        fout << "S-a gasit un ciclu negativ";
        return;
    }

    //fout << "Distantele finale sunt:\n\n";
    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
        //fout << "Pentru nodul " << i << ": ";
        for (int j = 0; j < adj[i].size(); ++j) {
            //fout << "d(" << i << ", " << adj[i][j].first << ") = " << adj[i][j].second << ", ";
            fout << res[i][j].second << " ";
        }
        fout << "\n";
        //fout << "d(" << i << ", " << adj[i][adj[i].size() - 1].first << ") = " << adj[i][adj[i].size() - 1].second << "\n";
    }

    fout.close();
  }
};

int main() {
  Task *task = new Task();
  task->solve();
  delete task;
  return 0;
}