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  • P4126 [AHOI2009]最小割 (SCC+网络流)

    首先观察题面我们很明显就能发现,题目让我们求的是最小割的可行边和必须边。

    让我们先从求最小割开始。在网络流中,最小割边 <==> 满流的边

    考虑现有的满流边 u,vu,vu,v 如何被替代,不难想到 : 残量网络中有包含 u,vu,vu,v 的环(另一条路,注意还包括反向边)。

    让流沿着环流动一圈,最大流不变,但是满流被破坏。

    由此引出 : 两个端点在同一强连通分量内的边必然总不是最小割。(这里就将tarjan和网络流联系起来了)

    所以我们下一步操作就是将图缩成DAG,DAG上的边才有可能是最小割

    在这些边里面,直接将S, T相连的我们必须要割,这些边就是必须边。

    对于其他边都能分别够构造割与不割的方案,它们是可行边。

     总结一下:

    具体实现,需要先跑最大流,然后 Tarjan 缩强连通分量,条件是:

    • 可行边 : 两端不在一个强连通分量内。

    • 必须边 : 一端在SSS的分量内,另一端在TTT的分量内

    这题有一个比较技巧性的地方。就是他其实是在原来跑网络流的图上进行缩点。

    但是我们知道,网络流是需要加正反边的,那么tarjan缩点就必然会把整个图缩成一个。

    那么如何避免呢?我们就需要在缩点代码中加上这一句 if (edge[i].dis == 0) continue; 代表如果是满流(割),那么就当作这条边被割掉了。

    那么我们就可以愉快的进行缩点了!

    #pragma GCC optimize(2)
    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int maxn = 4e4 + 50;
    const int maxm = 2e5;
    const ll inf = 1e17;
    
    int m,n,s,t, x, head[maxn], num_edge;
    int cur[maxn],deep[maxn],last[maxn],num[maxn];
    int node_num, top;
    int cnt;
    int id;//遍历的步数
    int dfn[maxn];//记录元素第一次被访问的步数
    int low[maxn];//包含i的强联通分量最早被访问的步数
    int belong[maxn];
    int instack[maxn];
    int sta[maxn];
    //cur当前弧优化; last该点的上一条边; num桶 用来GAP优化
    struct Edge {
        int from;
        int next,to;
        ll dis;
    }edge[maxm];
    
    void add_edge(int from,int to,ll dis) {
        edge[num_edge].to=to;
        edge[num_edge].dis=dis;
        edge[num_edge].next=head[from];
        edge[num_edge].from=from;
        head[from]=num_edge++;
    }
    
    void tarjan(int u) {
        int v;
        dfn[u] = low[u] = ++id;
        sta[++top] = u, instack[u] = 1;
        for (int i = head[u]; ~i; i = edge[i].next) {
            if (edge[i].dis == 0) continue;
            v = edge[i].to;
            if (!dfn[v]) {
                tarjan(v);
                low[u] = min(low[u], low[v]);
            }
            else if (instack[v])
                low[u] = min(low[u], dfn[v]);
        }
        if (dfn[u] == low[u]) {
            cnt++;
            do {
                v = sta[top--];
                belong[v] = cnt, instack[v] = 0;
            } while (u != v);
        }
    }
    
    //bfs仅用于更新deep
    void bfs(int t) {
        queue<int>q;
        for (int i=1; i<=node_num; i++) cur[i]=head[i];
        for (int i=1; i<=node_num; i++) deep[i]=node_num;
        deep[t]=0;
        q.push(t);
        while (!q.empty())
        {
            int now=q.front(); q.pop();
            for (int i=head[now]; i != -1; i=edge[i].next)
            {
                if (deep[edge[i].to]==node_num && edge[i^1].dis)//i^1是为了找反边
                {
                    deep[edge[i].to] = deep[now]+1;
                    q.push(edge[i].to);
                }
            }
        }
    }
    
    ll add_flow(int s,int t) {
        ll ans=inf;
        int now=t;
        while (now!=s)
        {
            ans=min(ans,edge[last[now]].dis);
            now=edge[last[now]^1].to;
        }
        now=t;
        while (now!=s)
        {
            edge[last[now]].dis-=ans;
            edge[last[now]^1].dis+=ans;
            now=edge[last[now]^1].to;
        }
        return ans;
    }
    
    ll isap(int s,int t) {
        int now=s;
        ll maxflow = 0;
        bfs(t);//搜出一条增广路
        for (int i=1; i<=node_num; i++) num[deep[i]]++;
        while (deep[s]<node_num)
        {
            if (now==t)
            {//如果到达汇点就直接增广,重新回到源点进行下一轮增广
                maxflow+=add_flow(s,t);
                now=s;//回到源点
            }
            bool has_find=0;
            for (int i=cur[now]; i!=-1; i=edge[i].next)
            {
                if (deep[now]==deep[edge[i].to]+1 && edge[i].dis)//找到一条增广路
                {
                    has_find=true;
                    cur[now]=i;//当前弧优化
                    now=edge[i].to;
                    last[edge[i].to]=i;
                    break;
                }
            }
            if (!has_find)//没有找到出边,重新编号
            {
                int minn=node_num-1;
                for (int i=head[now]; i!=-1; i=edge[i].next)//回头找路径
                    if (edge[i].dis)
                        minn=min(minn,deep[edge[i].to]);
                if ((--num[deep[now]])==0) break;//GAP优化 出现了断层
                num[deep[now]=minn+1]++;
                cur[now]=head[now];
                if (now!=s)
                    now=edge[last[now]^1].to;
            }
        }
        return maxflow;
    }
    
    void init() {
        num_edge = 0;
        memset(head,-1,sizeof(head));
        id = top = cnt = 0;
        memset(low, 0, sizeof(low));
        memset(dfn, 0, sizeof(dfn));
        memset(belong, 0, sizeof(belong));
        memset(instack, 0, sizeof(instack));
    }
    
    int main() {
        init();
        scanf("%d%d%d%d", &n,&m,&s,&t);
        node_num = n;
        for (int i = 1; i <= m; i++) {
            int u, v, w;
            scanf("%d %d %lld", &u, &v, &w);
            add_edge(u, v, w);
            add_edge(v, u, 0);//正反向建图
        }
        int maxflow = isap(s, t);
        for (int i = 1; i <= n; ++ i)
            if (!dfn[i]) tarjan(i);
        for (int i = 0; i < num_edge; i += 2) {
            int u = edge[i].from, v = edge[i].to;
            if (!edge[i].dis && belong[u] != belong[v]) {
                cout << "1 ";
                if (belong[u] == belong[s] && belong[v] == belong[t]) cout << 1 << endl;
                else cout << 0 << endl;
            }
            else cout << "0 0" << endl;
        }
        return 0;
    }
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