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  • 培训补坑(day3:网络流&最小割)

    继续补坑..

    第三天主要是网络流

    首先我们先了解一下网络流的最基本的算法:dinic

    这个算法的主要做法就是这样的:

    在建好的网络流的图上从源点开始向汇点跑一遍BFS,然后如果一条边的流量不为0,那么就往下标号,

    每一个点的level都是上一个点的level+1

    然后在跑一遍DFS,如果发现边的两个点的level差值为1(终点比起点的level大),那么就走这条边。

    那么我们首先要了解一下如何建边

    网络流的最基本概念就是:可以反悔

    就是说假如说我们有更好的方案,那么我们可以把原来流掉的流量再流回来。

    如何做到呢?就是对于每一条边连一条方向相反,流量为0的边。

    下面举图说明:

    这是我们网络流的图,那么假设我们一开始走的是中间那条边,那么就是这样,我们得到的最大流是3

     

    然后接下来就是我们增广的过程啦,因为我们走过的边的反向边都加上了流量,我们首先先得到一个残量网络

    然后我们在又一遍bfs后我们找到这样一条路:

    所以我们最大流+3,是不是很神奇,所以答案就是6啦;

    这个过程其实就是把刚才的流量反悔,把下面的这个3的流量让给下面的一条路,自己走上面的一条路。就是。上图:

    所以这样就是网络流的基本算法啦。

    下面贴下代码

    bool bfs(){
        int h=1,t=1;
        que[h]=S;
        level[S]=1;
        while(h<=t){
            int tmp=que[h++];
            for(int i=head[tmp];i;i=g[i].next){
                if(level[g[i].to]==-1&&g[i].w)
                level[g[i].to]=level[tmp]+1,que[++t]=g[i].to;
            }
        }
        return level[T]!=-1;
    }
    int dfs(int u,int v,int flow){
        if(u==v)return flow;
        int used=0;
        for(int i=head[u];i;i=g[i].next){
            if(level[g[i].to]==level[u]+1){
                int qaq=dfs(g[i].to,v,min(g[i].w,flow-used));
                if(qaq){
                    g[i].w-=qaq;g[i^1].w+=qaq;used+=qaq;
                    if(used==flow) return flow;
                }
            }
        }
        return used;
    }
    int dinic(int u,int v){
        memset(level,-1,sizeof(level));
        int tot=0;
        while(bfs()){
            tot+=dfs(S,T,inf);
            memset(level,-1,sizeof(level));
        }
        return tot;
    }

    ————————————————我是分割线————————————————

    那么我们接下来看一看最小割。

    最小割的定义就是对于一个网络流的图,删掉一些边,使得从源点没有路径可以到达汇点,而花费(删掉一条边的花费就是该边的流量)的总和的最小值就是最小割。

    比如下图中红色的边就是最小割

    那么我们会惊奇的发现最小割就是最大流。。(至于理论我就不证明了)

    ——————————————我是分割线——————————————

    而对于网络流这一块来说,难的不是算法本身,而是建图这一环节:

    本帖着重讲解的是最小割的建图:

    对于求最小割,我们一般都是要求总收益最大的一类题目,题目一般会告诉你有很多种收益,那么我们如何根据题目建图呢?

    首先我们要在脑海中有一个概念,就是说我们假如说删掉一条边,意味着我们损失了一项收益,假如说我们的题目告诉我们一个项目有两种选项A,B,那么我们假设一个点割到S(表示这个点所对应的项目与T相连的边被割断,之所以这么说是因为我们有可能把一个项目拆成多个点来建图)代表的是他选择A收益,那么就说明放弃了B收益,所以B收益就是损失的一部分。

    所以对于上述类型的题目,我们从S到项目连一条流量为Ai的边,从项目向汇点连一条流量为Bi的边,然后跑最大流。然后我们把所有的收益加起来-最大流(总损失)就是我们的最大收益啦!

    那么还有一种题目是如果我们同时选择几种项目才能获得一项收益,对于这种图我们怎么办呢?

    对于这种图,我们需要建一个辅助节点,假设我们知道多个节点都割到S才能获得这项收益,那么我们就从这些节点向辅助节点连一条流量为inf的边(表示这些边不能被割断),然后我们再从辅助节点向T连一条流量为收益大小的边,具体上图:

    图中的两个点如果只要有一个点割到T,那么辅助节点到T的边就必须被割断(损失该项收益)

    而这种辅助节点建在哪一边取决于满足条件是多个点割到S还是割到T,如果是割到S,那么辅助节点在T一侧,否则在S一侧。本类型最经典的题目就是文理分科(bzoj_3894)

    下面贴上该题代码

    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
    #define inf 0x3f3f3f3f
    #define MN 30005
    #define M 300005
    #ifndef Debug 
        #define getchar() (SS==TT&&(TT=(SS=BB)+fread(BB,1,1<<15,stdin),TT==SS)?EOF:*SS++) 
        char BB[1<<15],*SS=BB,*TT=BB; 
    #endif 
    using namespace std;
    inline int read(){ 
        register int x; register  bool f; register char c; 
        for (f=0; (c=getchar())<'0'||c>'9';); 
        for (x=c-'0'; (c=getchar())>='0'&&c<='9'; x=(x<<3)+(x<<1)+c-'0'); 
        return f?-x:x; 
    } 
    int n,m,sum,S,T,num=1;
    int head[MN],level[MN],que[MN];
    struct edge{
        int to,next,w;
    }g[M];
    bool bfs(){
        memset(level,-1,sizeof(level));
        int h=1,t=1;
        que[h]=S;level[S]=1;
        while(h<=t){
            int tmp=que[h++];
            for(int i=head[tmp];i;i=g[i].next)
                if(level[g[i].to]==-1&&g[i].w)
                level[g[i].to]=level[tmp]+1,que[++t]=g[i].to;
        }
        return level[T]!=-1;
    }
    int dfs(int u,int flow){
        if(u==T)return flow;
        int used=0;
        for(int i=head[u];i;i=g[i].next)
            if(level[g[i].to]==level[u]+1){
                int qaq=dfs(g[i].to,min(g[i].w,flow-used));
                if(qaq){
                    g[i].w-=qaq;g[i^1].w+=qaq;used+=qaq;
                    if(used==flow)return flow;
                }
            }
        return used;
    }
    int dinic(){
        int ttf=0;
        while(bfs())ttf+=dfs(S,inf);
        return ttf;
    }
    void ins(int u,int v,int w){g[++num].next=head[u];head[u]=num;g[num].to=v;g[num].w=w;}
    void insw(int u,int v,int w){ins(u,v,w);ins(v,u,0);}
    void add(int x,int u){
        if(u==S){
            insw(n+x,x,inf);
            if(x>m)insw(n+x,x-m,inf);
            if(x<=n-m)insw(n+x,x+m,inf);
            if(x%m!=0)insw(n+x,x+1,inf);
            if(x%m!=1)insw(n+x,x-1,inf);
        }
        else{
            insw(x,2*n+x,inf);
            if(x>m)insw(x-m,2*n+x,inf);
            if(x<=n-m)insw(x+m,2*n+x,inf);
            if(x%m!=0)insw(x+1,2*n+x,inf);
            if(x%m!=1)insw(x-1,2*n+x,inf);
        }
    }
    int main(){
        scanf("%d%d",&n,&m);S=3*n*m+1;T=S+1;n*=m;
        int x;
        for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&x),insw(S,i,x),sum+=x;
        for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&x),insw(i,T,x),sum+=x;
        for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&x),insw(S,n+i,x),add(i,S),sum+=x;
        for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&x),insw(2*n+i,T,x),add(i,T),sum+=x;
        printf("%d
    ",sum-dinic());
    }

    注:本题getchar快读在C++中无法运行,如要调试请删除ifndef~endif这一段,出事本人概不负责QAQ

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