HDU 3488 Tour (最大权完美匹配)【KM算法】

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题目大意：
给出n个点m条单向边边以及经过每条边的费用，让你求出走过一个哈密顿环（除起点外，每个点只能走一次）的最小费用。题目保证至少存在一个环满足条件。

解题分析：

因为要求包含所有点一次的环，我们不难发现，这个环中的每个点的出度和入度均为1，所以我们不妨将每个点进行拆点，将所有点的出度和入度分为两部分。因为该环需要包括所有的点，并且题目需要求该环的最小权值，相当于该带权二分图的每个点都需要被覆盖到，由于本题就转化为求该二分图的最优完美匹配问题。二分图的最优匹配问题求解，我们会想到KM算法，但是KM是求最大权完美匹配，所以我们对每个边的权值全部取反，这时候求出的最大权值(该权值<0)的相反数就是最小权值的完美匹配了。

BFS版：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef long long ll;

#define RP(i, s, t) for (int i = s; i <= t; i++)
#define clr(a, b) memset(a, b, sizeof(a))

const int N = 305;
const ll INF = 1e18;

ll n, wx[N], wy[N], match[N], g[N][N], slk[N], pre[N];
bool viy[N];

void BFS(ll k) {
  ll py = 0, px, yy = 0, cur;
  match[py] = k;
  clr(slk, 0x3f); clr(pre, 0);
  do {
    px = match[py];
    cur = INF;
    viy[py] = 1;
    RP(i, 1, n)
    if (!viy[i]) {
      if (wx[px] + wy[i] - g[px][i] < slk[i]) {
        slk[i] = wx[px] + wy[i] - g[px][i];
        pre[i] = py;
      }
      if (slk[i] < cur) {
        cur = slk[i];
        yy = i;
      }
    }
    for (int i = 0; i <= n; ++i) {
      if (viy[i]) {
        wx[match[i]] -= cur;
        wy[i] += cur;
      } else
        slk[i] -= cur;
    }
    py = yy;
  } while (match[py] != 0);

  while (py) {
    match[py] = match[pre[py]];
    py = pre[py];
  }
}
ll KM() {
  RP(i, 1, n) {
    wx[i] = 0, wy[i] = 0, match[i] = 0;
    RP(j, 1, n) wx[i] = max(wx[i], g[i][j]);
  }
  RP(i, 1, n) {
    clr(viy, 0);
    BFS(i);
  }
  ll ans = 0;
  RP(i, 1, n) ans += wx[match[i]] + wy[i];
  return ans;
}

int main() {
  int T, m, u, v, c;
  scanf("%d", &T);
  while (T--) {
    scanf("%d%d", &n, &m);
    RP(i, 1, n) RP(j, 1, n) g[i][j] = -INF; 
    //将每个点进行拆点，分成出度(x部分)和入度(y部分)两部分来处理
    RP(i, 1, m) {
      scanf("%d%d%d", &u, &v, &c);
      if (g[u][v] < -c)  //因为要求最小的权值，而KM算法是求最大的权值，所以这里将所有边的权值取反,这样用KM算出的最大值的相反数就是最小值了
        g[u][v] = -c;  //去重边，取权值最小的边
    }
    printf("%lld
", -1 * KM());  //对求出的最大值取反即可
  }
}

DFS版：

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N =205;
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
#define rep(i,s,t) for(int i=s;i<=t;i++)
#define INF 0x3f3f3f3f
int n,linker[N],w[N][N],lx[N],ly[N],slack[N];
int visx[N],visy[N],nx,ny;
bool DFS(int x){
    visx[x]=1;
    rep(y,1,n){
        if(visy[y]==1)continue;    //每次只常识匹配一次y，相当于匈牙利中的vis[]
        int tmp=lx[x]+ly[y]-w[x][y];  //x,y期望值之和与x,y之间的权值的差值
        if(!tmp){   //x,y之间期望值==他们之间权值时符合要求
            visy[y]=1;
            if(linker[y]==-1||DFS(linker[y])){   //y没有归属者，或者y的原始归属者能够找到其他归属者
                linker[y]=x;
                return true;
            }
        }else slack[y]=min(slack[y],tmp);
    }
    return false;
}
int KM(){
    mem(linker,-1);mem(ly,0);   //初始化，y的期望值为0
    rep(i,1,nx){     //初始化lx[]数组
        lx[i]=-INF;
        for(int j=1;j<=ny;j++){
            lx[i]=max(lx[i],w[i][j]);   //lx为x的期望值,lx初始化为与它关联边中最大的
        }
    }
    //为每一个x尝试解决归属问题
    rep(x,1,n){
        rep(i,1,n)slack[i]=INF;
        while(true){
            mem(visx,0);mem(visy,0);
            if(DFS(x))break;//若成功（找到了增广轨），则该点增广完成，进入下一个点的增广               
            //若失败（没有找到增广轨），则需要改变一些点的标号，使得图中可行边的数量增加。
            //方法为：将所有在增广轨中（就是在增广过程中遍历到）的X方点的标号全部减去一个常数d，
            //所有在增广轨中的Y方点的标号全部加上一个常数d
            int d=INF;
            rep(i,1,ny)if(!visy[i])d=min(d,slack[i]);   //d为没有匹配到的y的slack中的最小值
            rep(i,1,nx)if(visx[i])lx[i]-=d;
            rep(i,1,ny)
                if(visy[i])ly[i]+=d;
                else slack[i]-=d;      //修改顶标后，要把所有不在交错树中的Y顶点的slack值都减去d
        }
    }
    int res=0;
    rep(i,1,ny){
        if(linker[i]!=-1)
            res+=w[linker[i]][i];
    }
    return res;
}
/*--  以上为KM算法模板   --*/
int main(){
    int T,m,u,v,c;scanf("%d",&T);
    while(T--){
        scanf("%d%d",&n,&m);
        rep(i,1,n) rep(j,1,n){
            w[i][j]=-INF;
        }
        //将每个点进行拆点，分成出度(x部分)和入度(y部分)两部分来处理
        nx=ny=n;
        rep(i,1,m){
            scanf("%d%d%d",&u,&v,&c);
            if(w[u][v]<-c)    //因为要求最小的权值，而KM算法是求最大的权值，所以这里将所有边的权值取反,这样用KM算出的最大值的相反数就是最小值了
                w[u][v]=-c;   //去重边，取权值最小的边
        }
        printf("%d
",-1*KM());   //对求出的最大值取反即可
    }
}