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Dijkstra 模板题（Python/Java/C++/Go）
2025年8月17日 09:13
根据 Dijkstra 算法，同一个节点我们只会访问一次，所以「最多可使用一次开关」这个约束是多余的，我们只需把反向边的边权设置为 $2w_i$ 即可。答案为 $0$ 到 $n-1$ 的最短路长度。
###py
class Solution:
def minCost(self, n: int, edges: List[List[int]]) -> int:
g = [[] for _ in range(n)] # 邻接表
for x, y, wt in edges:
g[x].append((y, wt))
g[y].append((x, wt * 2))
dis = [inf] * n
dis[0] = 0 # 起点到自己的距离是 0
h = [(0, 0)] # 堆中保存 (起点到节点 x 的最短路长度，节点 x)
while h:
dis_x, x = heappop(h)
if dis_x > dis[x]: # x 之前出堆过
continue
if x == n - 1: # 到达终点
return dis_x
for y, wt in g[x]:
new_dis_y = dis_x + wt
if new_dis_y < dis[y]:
dis[y] = new_dis_y # 更新 x 的邻居的最短路
# 懒更新堆：只插入数据，不更新堆中数据
# 相同节点可能有多个不同的 new_dis_y，除了最小的 new_dis_y，其余值都会触发上面的 continue
heappush(h, (new_dis_y, y))
return -1
###java
class Solution {
public int minCost(int n, int[][] edges) {
List<int[]>[] g = new ArrayList[n]; // 邻接表
Arrays.setAll(g, _ -> new ArrayList<>());
for (int[] e : edges) {
int x = e[0];
int y = e[1];
int wt = e[2];
g[x].add(new int[]{y, wt});
g[y].add(new int[]{x, wt * 2});
}
int[] dis = new int[n];
Arrays.fill(dis, Integer.MAX_VALUE);
// 堆中保存 (起点到节点 x 的最短路长度，节点 x)
PriorityQueue<int[]> pq = new PriorityQueue<>((a, b) -> a[0] - b[0]);
dis[0] = 0; // 起点到自己的距离是 0
pq.offer(new int[]{0, 0});
while (!pq.isEmpty()) {
int[] p = pq.poll();
int disX = p[0];
int x = p[1];
if (disX > dis[x]) { // x 之前出堆过
continue;
}
if (x == n - 1) { // 到达终点
return disX;
}
for (int[] e : g[x]) {
int y = e[0];
int wt = e[1];
int newDisY = disX + wt;
if (newDisY < dis[y]) {
dis[y] = newDisY; // 更新 x 的邻居的最短路
// 懒更新堆：只插入数据，不更新堆中数据
// 相同节点可能有多个不同的 newDisY，除了最小的 newDisY，其余值都会触发上面的 continue
pq.offer(new int[]{newDisY, y});
}
}
}
return -1;
}
}
###cpp
class Solution {
public:
int minCost(int n, vector<vector<int>>& edges) {
vector<vector<pair<int, int>>> g(n); // 邻接表
for (auto& e : edges) {
int x = e[0], y = e[1], wt = e[2];
g[x].emplace_back(y, wt);
g[y].emplace_back(x, wt * 2);
}
vector<int> dis(n, INT_MAX);
// 堆中保存 (起点到节点 x 的最短路长度，节点 x)
priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, greater<>> pq;
dis[0] = 0; // 起点到自己的距离是 0
pq.emplace(0, 0);
while (!pq.empty()) {
auto [dis_x, x] = pq.top();
pq.pop();
if (dis_x > dis[x]) { // x 之前出堆过
continue;
}
if (x == n - 1) { // 到达终点
return dis_x;
}
for (auto& [y, wt] : g[x]) {
auto new_dis_y = dis_x + wt;
if (new_dis_y < dis[y]) {
dis[y] = new_dis_y; // 更新 x 的邻居的最短路
// 懒更新堆：只插入数据，不更新堆中数据
// 相同节点可能有多个不同的 new_dis_y，除了最小的 new_dis_y，其余值都会触发上面的 continue
pq.emplace(new_dis_y, y);
}
}
}
return -1;
}
};
###go
func minCost(n int, edges [][]int) int {
type edge struct{ to, wt int }
g := make([][]edge, n) // 邻接表
for _, e := range edges {
x, y, wt := e[0], e[1], e[2]
g[x] = append(g[x], edge{y, wt})
g[y] = append(g[y], edge{x, wt * 2}) // 反转边
}
dis := make([]int, n)
for i := range dis {
dis[i] = math.MaxInt
}
dis[0] = 0 // 起点到自己的距离是 0
// 堆中保存 (起点到节点 x 的最短路长度，节点 x)
h := &hp{{}}
for h.Len() > 0 {
p := heap.Pop(h).(pair)
disX, x := p.dis, p.x
if disX > dis[x] { // x 之前出堆过
continue
}
if x == n-1 { // 到达终点
return disX
}
for _, e := range g[x] {
y := e.to
newDisY := disX + e.wt
if newDisY < dis[y] {
dis[y] = newDisY // 更新 x 的邻居的最短路
// 懒更新堆：只插入数据，不更新堆中数据
// 相同节点可能有多个不同的 newDisY，除了最小的 newDisY，其余值都会触发上面的 continue
heap.Push(h, pair{newDisY, y})
}
}
}
return -1
}
type pair struct{ dis, x int }
type hp []pair
func (h hp) Len() int { return len(h) }
func (h hp) Less(i, j int) bool { return h[i].dis < h[j].dis }
func (h hp) Swap(i, j int) { h[i], h[j] = h[j], h[i] }
func (h *hp) Push(v any) { *h = append(*h, v.(pair)) }
func (h *hp) Pop() (v any) { a := *h; *h, v = a[:len(a)-1], a[len(a)-1]; return }
复杂度分析
- 时间复杂度：$\mathcal{O}(n+m\log m)$，其中 $m$ 是 $\textit{edges}$ 的长度。
- 空间复杂度：$\mathcal{O}(n+m)$。
专题训练
见下面图论题单的「§3.1 单源最短路：Dijkstra 算法」。
分类题单
- 滑动窗口与双指针（定长/不定长/单序列/双序列/三指针/分组循环）
- 二分算法（二分答案/最小化最大值/最大化最小值/第K小）
- 单调栈（基础/矩形面积/贡献法/最小字典序）
- 网格图（DFS/BFS/综合应用）
- 位运算（基础/性质/拆位/试填/恒等式/思维）
- 图论算法（DFS/BFS/拓扑排序/基环树/最短路/最小生成树/网络流）
- 动态规划（入门/背包/划分/状态机/区间/状压/数位/数据结构优化/树形/博弈/概率期望）
- 常用数据结构（前缀和/差分/栈/队列/堆/字典树/并查集/树状数组/线段树）
- 数学算法（数论/组合/概率期望/博弈/计算几何/随机算法）
- 贪心与思维（基本贪心策略/反悔/区间/字典序/数学/思维/脑筋急转弯/构造）
- 链表、二叉树与回溯（前后指针/快慢指针/DFS/BFS/直径/LCA/一般树）
- 字符串（KMP/Z函数/Manacher/字符串哈希/AC自动机/后缀数组/子序列自动机）
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