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  • 【uva 1515】Pool construction(图论--网络流最小割 模型题)

    题意:有一个水塘,要求把它用围栏围起来,每个费用为b。其中,(#)代表草,(.)代表洞,把一个草变成洞需要费用d, 把一个洞变成草需要费用f。请输出合法方案中的最小费用。

    解法:(不好理解......(‘・ω・’)っ)
     【思考】
        1.围栏把草和洞分隔开了,也就是“割”。但“割”只是把图中的点分成两部分,而这题的草和洞能有多个连通块。因此可以添加源、汇点,使得所有的草和洞接连起来了。
        2.先考虑草和洞不能互相转换,那么只有建围栏这一种“割”的方法。所以可以建图,源点→草(由于无限制,容量为INF),草→洞 和 洞→草(容量为b,而不是INF,理解b为走这条边的最少耗费的费用,因为求的是最小割嘛。*(^-^)*),洞→汇点(容量为INF)。
        3.而题目的草和洞可以转换,那么我们一定要理解好边容量的意义——走这条边直到汇点被割的最小花费(但网上有人说是“最大花费”,可能Ta是在“最大流”算法上的理解?)那么对于草转化为洞或者反过来,它们就不用建草与洞之间的围栏了。那么对于1对草和洞的最小割,我们就需对草转化为洞、草与洞之间建围栏和洞转化为草的费用取最小值,也就是图上的边存最小值,源点→草 和 洞→汇点 的容量便由INF分别变为d和f。

     【总结】我们需要建源点和汇点使所有草和洞连通起来,再使草在左边与源点相连,洞在右边与汇点相连。要将一对草和洞隔开,可以建围栏、草化为洞或洞化为草,需要选最小的花费的操作。在图中的体现就是一对草和洞的一整条边(源点→草,草→洞,洞→汇点)割最小的花费的边,各自的边容量就是草化为洞、建围栏和洞化为草的花费,这样就可以使这对草和洞成功“分隔”。

     【实现】Dinic跑最大流。根据最小割最大流定理:|f|=f(S,T)=Σ(u∈S,v∈T) f(u,v)  =  Σ(u∈S,v∈T)c (u,v)=c(S,T) ,  c(S,T)表示这个 s-t割/集合划分(S,T) 的容量。

    另外,1. 由于这题是围住水塘,所以外面一圈的洞必须变成草,便转化一下;而且外围的草是不能变成洞,因此与源点连的边的容量应该是INF。
             2. 因为草、洞可能变化或不变化,所以所有点与它相邻的点都要连边。

      1 #include<cstdio>
      2 #include<cstdlib>
      3 #include<cstring>
      4 #include<iostream>
      5 #include<queue>
      6 using namespace std;
      7 
      8 const int N=55,D=10010,NN=3010,MM=30000,INF=(int)1e9;
      9 int n,m,len;
     10 int last[NN],d[NN];
     11 int dx[2]={0,1},dy[2]={1,0};
     12 char s[N][N];
     13 struct edge{int x,y,fl,next;}a[MM];
     14 queue<int> q;
     15 
     16 int mmin(int x,int y) {return x<y?x:y;}
     17 int mabs(int x) {return x>0?x:-x;}
     18 void ins(int x,int y,int fl)
     19 {
     20     a[++len].x=x,a[len].y=y,a[len].fl=fl;
     21     a[len].next=last[x],last[x]=len;
     22     a[++len].x=y,a[len].y=x,a[len].fl=0;
     23     a[len].next=last[y],last[y]=len;
     24 }
     25 bool bfs(int st,int ed)
     26 {
     27     while (!q.empty()) q.pop();
     28     memset(d,0,sizeof(d));
     29     q.push(st); d[st]=1;
     30     while (!q.empty())
     31     {
     32       int x=q.front(); q.pop();
     33       for (int i=last[x];i;i=a[i].next)
     34       {
     35         int y=a[i].y;
     36         if (d[y]||!a[i].fl) continue;
     37         d[y]=d[x]+1;
     38         q.push(y);
     39       }
     40     }
     41     return d[ed];
     42 }
     43 int dfs(int x,int flow,int ed)
     44 {
     45     if (x==ed) return flow;
     46     int sum=0;
     47     for (int i=last[x];i;i=a[i].next)
     48     {
     49       int y=a[i].y,t,tmp;
     50       if (d[y]==d[x]+1 && a[i].fl)
     51       {
     52         t=mmin(flow-sum,a[i].fl);
     53         tmp=dfs(y,t,ed);
     54         sum+=tmp;
     55         a[i].fl-=tmp,a[i^1].fl+=tmp;
     56         if (sum==flow) break;
     57       }
     58     }
     59     if (!sum) d[x]=0;
     60     return sum;
     61 }
     62 int Max_flow(int st,int ed)
     63 {
     64     int sum=0;
     65     while (bfs(st,ed)) sum+=dfs(st,INF,ed);
     66     return sum;
     67 }
     68 int ID(int x,int y) {return (x-1)*m+y;}
     69 int main()
     70 {
     71     int T;
     72     scanf("%d",&T);
     73     while (T--)
     74     {
     75       scanf("%d%d",&m,&n);
     76       int d,f,b;
     77       int ans=0,st=n*m+1,ed=n*m+2;
     78       scanf("%d%d%d",&d,&f,&b);
     79       for (int i=1;i<=n;i++)
     80       {
     81         scanf("%s",s[i]+1);
     82         if (i==1||i==n)
     83         {
     84           for (int j=1;j<=m;j++)
     85             if (s[i][j]=='.') ans+=f, s[i][j]='#';
     86         }
     87         else
     88         {
     89           if (s[i][1]=='.') ans+=f, s[i][1]='#';
     90           if (s[i][m]=='.') ans+=f, s[i][m]='#';
     91         }
     92       }
     93       len=1;
     94       memset(last,0,sizeof(last));//
     95       for (int i=1;i<=n;i++)
     96         for (int j=1;j<=m;j++)
     97         {
     98           int t=ID(i,j);
     99           if (s[i][j]=='.') ins(t,ed,f);
    100           else if (i==1||i==n||j==1||j==m) ins(st,t,INF);
    101           else ins(st,t,d);
    102           
    103           for (int k=0;k<2;k++)
    104           {
    105             int x=i+dx[k],y=j+dy[k],tt=ID(x,y);
    106             if (x>n||y>m) continue;
    107             //if (s[i][j]!=s[x][y]) //不能加这句因为s[][]可能变化
    108             ins(t,tt,b),ins(tt,t,b);//
    109           }
    110         }
    111         for (int i=1;i<=len;i++)
    112             int w=1;
    113       ans+=Max_flow(st,ed);
    114       printf("%d
    ",ans);
    115     }
    116     return 0;
    117 }
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