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  • 上下界网络流总结

    前言

    最近发现网络流很菜,所以就做点题目练练手.

    无源汇上下界可行流

    题面

    我们不妨先把所有的边的容量设为([0,upp-low]),那么这个时候显然一条边的实际流量应该是(flow_i+low_i)对吧.

    我们对于新建的图跑流,肯定是能够保证(flow_i)平衡,但是我们无法保证(flow_i+low_i)平衡,这时我们引入一个(delta)数组.

    对于(delta_i),它的值是所有出边的下界-入边的下界.

    那么这个时候我们对于(delta_i>0)的就只需要增加它的入边,(delta<0)的增加它的出边.

    这时我们引入超级源点和超级汇点,然后直接按照上述方法连边即可.

    /*
      mail: mleautomaton@foxmail.com
      author: MLEAutoMaton
      This Code is made by MLEAutoMaton
    */
    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<math.h>
    #include<algorithm>
    #include<queue>
    #include<set>
    #include<map>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    #define ll long long
    #define re register
    #define file(a) freopen(a".in","r",stdin);freopen(a".out","w",stdout)
    inline int gi(){
    	int f=1,sum=0;char ch=getchar();
    	while(ch>'9' || ch<'0'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    	while(ch>='0' && ch<='9'){sum=(sum<<3)+(sum<<1)+ch-'0';ch=getchar();}
    	return f*sum;
    }
    const int N=50010,Inf=1e9+10;
    int front[N],cnt,n,m,s,t,dep[N],in[N],out[N];
    queue<int>Q;
    struct node{int to,nxt,w;}e[N<<1];
    void Add(int u,int v,int w){
    	e[cnt]=(node){v,front[u],w};front[u]=cnt++;
    	e[cnt]=(node){u,front[v],0};front[v]=cnt++;
    }
    bool bfs(){
    	Q.push(s);memset(dep,0,sizeof(dep));dep[s]=1;
    	while(!Q.empty()){
    		int u=Q.front();Q.pop();
    		for(int i=front[u];~i;i=e[i].nxt){
    			int v=e[i].to;
    			if(!dep[v] && e[i].w){
    				dep[v]=dep[u]+1;Q.push(v);
    			}
    		}
    	}
    	return dep[t];
    }
    int dfs(int u,int flow){
    	if(u==t || !flow)return flow;
    	for(int i=front[u];~i;i=e[i].nxt){
    		int v=e[i].to;
    		if(dep[v]==dep[u]+1 && e[i].w){
    			int di=dfs(v,min(flow,e[i].w));
    			if(di){
    				e[i].w-=di;e[i^1].w+=di;return di;
    			}
    			else dep[v]=0;
    		}
    	}
    	return 0;
    }
    int Dinic(){
    	int flow=0;
    	while(bfs())while(int d=dfs(s,Inf))flow+=d;
    	return flow;
    }
    int sum,Up[N];
    int main(){
    #ifndef ONLINE_JUDGE
    	freopen("in.in","r",stdin);
    #endif
    	n=gi();m=gi();memset(front,-1,sizeof(front));
    	s=0;t=n+1;
    	for(int i=1;i<=m;i++){
    		int u=gi(),v=gi(),low=gi(),upp=gi();
    		in[v]+=low;out[u]+=low;Up[i]=upp;
    		Add(u,v,upp-low);
    	}
    	for(int i=1;i<=n;i++)
    		if(in[i]>out[i]){Add(s,i,in[i]-out[i]);sum+=in[i]-out[i];}
    		else Add(i,t,out[i]-in[i]);
    	int flow=Dinic();
    	if(flow<sum)return puts("NO"),0;
    	puts("YES");
    	for(int i=1;i<=m;i++)
    		printf("%d
    ",Up[i]-e[(i-1)*2].w);
    	return 0;
    }
    

    有源汇上下界最大流

    题面

    还是先按照上述的方法,将(t->s)连边(infty)保证流量平衡,然后跑出来一个可行流.

    接着在残量网络上面跑(s->t)的最大流就是答案.

    /*
      mail: mleautomaton@foxmail.com
      author: MLEAutoMaton
      This Code is made by MLEAutoMaton
    */
    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<math.h>
    #include<algorithm>
    #include<queue>
    #include<set>
    #include<map>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    #define ll long long
    #define re register
    #define file(a) freopen(a".in","r",stdin);freopen(a".out","w",stdout)
    inline int gi(){
    	int f=1,sum=0;char ch=getchar();
    	while(ch>'9' || ch<'0'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    	while(ch>='0' && ch<='9'){sum=(sum<<3)+(sum<<1)+ch-'0';ch=getchar();}
    	return f*sum;
    }
    const int N=100010,Inf=1e9+10;
    int n,m,s,t,front[N],cnt,dep[N],ss,tt,delta[N],sum;queue<int>Q;
    struct node{int to,nxt,w;}e[N<<1];
    void Add(int u,int v,int w){
    	e[cnt]=(node){v,front[u],w};front[u]=cnt++;
    	e[cnt]=(node){u,front[v],0};front[v]=cnt++;
    }
    bool bfs(){
    	Q.push(ss);memset(dep,0,sizeof(dep));dep[ss]=1;
    	while(!Q.empty()){
    		int u=Q.front();Q.pop();
    		for(int i=front[u];~i;i=e[i].nxt){
    			int v=e[i].to;
    			if(!dep[v] && e[i].w){
    				dep[v]=dep[u]+1;Q.push(v);
    			}
    		}
    	}
    	return dep[tt];
    }
    int dfs(int u,int flow){
    	if(u==tt || !flow)return flow;
    	for(int i=front[u];~i;i=e[i].nxt){
    		int v=e[i].to;
    		if(dep[v]==dep[u]+1 && e[i].w){
    			int di=dfs(v,min(e[i].w,flow));
    			if(di){
    				e[i].w-=di;e[i^1].w+=di;return di;
    			}
    			else dep[v]=0;
    		}
    	}
    	return 0;
    }
    int Dinic(){
    	int flow=0;
    	while(bfs())while(int d=dfs(ss,Inf))flow+=d;
    	return flow;
    }
    int main(){
    	n=gi();m=gi();s=gi();t=gi();memset(front,-1,sizeof(front));
    	ss=n+1;tt=ss+1;
    	for(int i=1;i<=m;i++){
    		int u=gi(),v=gi(),low=gi(),upp=gi();
    		Add(u,v,upp-low);
    		delta[u]-=low;delta[v]+=low;
    	}
    	for(int i=1;i<=n;i++)
    		if(delta[i]>0)Add(ss,i,delta[i]),sum+=delta[i];
    		else Add(i,tt,-delta[i]);
    	Add(t,s,Inf);
    	int flow=Dinic();
    	if(flow<sum)puts("please go home to sleep");
    	else{
    		ss=s;tt=t;
    		printf("%d
    ",Dinic());
    	}
    	return 0;
    }
    

    有源汇上下界最小流

    题面

    还是先按照上述的方法,将(t->s)连边(infty)保证流量平衡,然后跑出来一个可行流.

    接着在残量网络上面跑出(t->s)的最大流.最后那可行流减去最大流就是答案.

    /*
      mail: mleautomaton@foxmail.com
      author: MLEAutoMaton
      This Code is made by MLEAutoMaton
    */
    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<math.h>
    #include<algorithm>
    #include<queue>
    #include<set>
    #include<map>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    #define ll long long
    #define re register
    #define file(a) freopen(a".in","r",stdin);freopen(a".out","w",stdout)
    inline int gi(){
    	int f=1,sum=0;char ch=getchar();
    	while(ch>'9' || ch<'0'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    	while(ch>='0' && ch<='9'){sum=(sum<<3)+(sum<<1)+ch-'0';ch=getchar();}
    	return f*sum;
    }
    const int N=1000010,Inf=1e9+10;
    int n,m,s,t,cur[N],front[N],cnt,dep[N],ss,tt,delta[N],sum;queue<int>Q;
    struct node{int to,nxt,w;}e[N<<1];
    void Add(int u,int v,int w){
    	e[cnt]=(node){v,front[u],w};front[u]=cnt++;
    	e[cnt]=(node){u,front[v],0};front[v]=cnt++;
    }
    bool bfs(){
    	Q.push(ss);memset(dep,0,sizeof(dep));dep[ss]=1;
    	while(!Q.empty()){
    		int u=Q.front();Q.pop();
    		for(int i=front[u];~i;i=e[i].nxt){
    			int v=e[i].to;
    			if(!dep[v] && e[i].w){
    				dep[v]=dep[u]+1;Q.push(v);
    			}
    		}
    	}
    	return dep[tt];
    }
    int dfs(int u,int flow){
    	if(u==tt || !flow)return flow;
    	for(int &i=cur[u];~i;i=e[i].nxt){
    		int v=e[i].to;
    		if(dep[v]==dep[u]+1 && e[i].w){
    			int di=dfs(v,min(e[i].w,flow));
    			if(di){
    				e[i].w-=di;e[i^1].w+=di;return di;
    			}
    			else dep[v]=0;
    		}
    	}
    	return 0;
    }
    int Dinic(){
    	int flow=0;
    	while(bfs()){
    		for(int i=1;i<=max(tt,n);i++)cur[i]=front[i];
    		while(int d=dfs(ss,Inf))flow+=d;
    	}
    	return flow;
    }
    void del(int u){
    	for(int i=front[u];~i;i=e[i].nxt)
    		e[i].w=e[i^1].w=0;
    }
    int main(){
    #ifndef ONLINE_JUDGE
    	freopen("in.in","r",stdin);
    #endif
    	n=gi();m=gi();s=gi();t=gi();memset(front,-1,sizeof(front));
    	ss=n+1;tt=ss+1;
    	for(int i=1;i<=m;i++){
    		int u=gi(),v=gi(),low=gi(),upp=gi();
    		Add(u,v,upp-low);
    		delta[u]-=low;delta[v]+=low;
    	}
    	for(int i=1;i<=n;i++)
    		if(delta[i]>0)Add(ss,i,delta[i]),sum+=delta[i];
    		else Add(i,tt,-delta[i]);
    	Add(t,s,Inf);
    	int flow=Dinic();
    	if(flow<sum)puts("please go home to sleep");
    	else{
    		flow=e[cnt-1].w;
    		del(ss);del(tt);ss=t;tt=s;e[cnt-1].w=e[cnt-2].w=0;
    		printf("%d
    ",flow-Dinic());
    	}
    	return 0;
    }
    
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