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  • 网络流-消圈定理

    想法

    如何判定在当前流量下,一个费用流是否是最小费用流?

    这个问题等同于,是否存在一种方案,在不改变总流量的情况下改变一些边的流量,最终减小费用。网络流的消圈定理就对此作出了解答。

    消圈定理

    可行流 (f) 是当前流量下的最小费用流 (Leftrightarrow) 残余网络不存在负环

    把单点看成一个长度为 0 的环。

    (f') 是一个流量不变,费用更小的可行流,那么 (f'-f) 的每个点都满足流入流量都等于流出流量。这是因为 (f,f') 的除源点汇点的其他点都分别满足这个条件,而总流量不变,所以源汇的流量也平衡。

    这时 (f'-f) 是由一些环组成的。若不存在环,那么不可能满足流量平衡;若除了环还存在一些链,那么链头和链尾也就不满足要求。

    由于 (w(f')<w(f)) ,那么 (w(f'-f)<0) ,所以这些环中一定存在一个负环。

    应用

    有了这个定理,我们就能判定当前流量下费用流是否是最小费用流了——若有负环就不是,否则是。

    这也给我们提供了一个得到最小费用流的方法,即不断在负环上增广,直到找不到负环 。

    直接做的复杂度上界为 (O(nm^2cw)) ,其中 (c,w) 分别为最大容量和最大费用,整个过程可能执行 (mcu) 次,一次最坏找到负环为 (O(nm))

    代码

    POJ2175 学会了这个方法就很简单了。

    用spfa来判断负环,用队列实现 600ms 左右,换成栈变成 300ms 左右。然而dfs TLE 了。讲道理,栈不就是dfs吗?!

    #include<cstdio>
    #include<cctype>
    #include<climits>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    using namespace std;
    inline char nchar() {
    	static const int bufl=1<<20;
    	static char buf[bufl],*a,*b;
    	return a==b && (b=(a=buf)+fread(buf,1,bufl,stdin),a==b)?EOF:*a++;
    }
    inline int read() {
    	int x=0,f=1;
    	char c=nchar();
    	for (;!isdigit(c);c=nchar()) if (c=='-') f=-1;
    	for (;isdigit(c);c=nchar()) x=x*10+c-'0';
    	return x*f;
    }
    const int maxn=205;
    const int maxe=maxn*maxn*2;
    int n,m,bt[maxn],ct[maxn];
    struct D {
    	int x,y,d;
    	inline int operator - (const D &b) const {
    		return abs(x-b.x)+abs(y-b.y)+1;
    	}
    } b[maxn],c[maxn];
    namespace graph {
    	struct edge {
    		int u,v,c,w,nxt;
    	} e[maxe];
    	int h[maxn],tot=1,pre[maxn],d[maxn],cnt[maxn],que[maxe],ql,qr; // pre e
    	bool inq[maxn],vis[maxn];
    	inline int add(int x,int y,int c,int w) {
    		e[++tot]=(edge){x,y,c,w,h[x]};
    		return h[x]=tot;
    	}
    	void print(int x) {
    		for (int i=x;;i=e[pre[i]].u) {
    			const int &k=pre[i];
    			--e[k].c,++e[k^1].c;
    			if (e[pre[i]].u==x) break;
    		}
    		puts("SUBOPTIMAL");
    		for (int i=1;i<=n;++i) {
    			static int a[maxn];
    			for (int j=h[i],v=e[j].v;j;j=e[j].nxt,v=e[j].v) a[v-n]=e[j^1].c;
    			for (int j=1;j<=m;++j) printf("%d%c",a[j]," 
    "[j==m]);
    		}
    	}
    	inline int find(int x) {
    		for (int i=x;;i=e[pre[i]].u) if (!vis[i]) vis[i]=true; else return i;
    	}
    	inline void cancle(int s,int t) {
    		memset(d,0x3f,sizeof d);
    		d[t]=0;
    		que[ql=qr=1]=t;
    		while (ql<=qr) {
    			int x=que[qr--];
    			for (int i=h[x],v=e[i].v;i;i=e[i].nxt,v=e[i].v) if (e[i].c && d[v]>d[x]+e[i].w) {
    				d[v]=d[x]+e[i].w;
    				pre[v]=i;
    				if (inq[v]) continue;
    				inq[v]=true;
    				if (++cnt[que[++qr]=v]>t+1) {
    					int p=find(v);
    					print(p);
    					exit(0);
    				}
    			}
    			inq[x]=false;
    		}
    	}
    }
    using graph::add;
    int main() {
    #ifndef ONLINE_JUDGE
    	freopen("test.in","r",stdin);
    #endif
    	n=read(),m=read();
    	int S=0,T=n+m+1;
    	for (int i=1;i<=n;++i) {
    		b[i].x=read(),b[i].y=read();
    		bt[i]=add(S,i,b[i].d=read(),0);
    		add(i,S,0,0);
    	}
    	for (int i=1;i<=m;++i) {
    		c[i].x=read(),c[i].y=read();
    		ct[i]=add(n+i,T,c[i].d=read(),0);
    		add(T,n+i,0,0);
    	}
    	for (int i=1;i<=n;++i) for (int j=1;j<=m;++j) {
    		int d=b[i]-c[j],x=read();
    		add(i,n+j,INT_MAX-x,d);
    		add(n+j,i,x,-d);
    		graph::e[bt[i]].c-=x,graph::e[bt[i]^1].c+=x;
    		graph::e[ct[j]].c-=x,graph::e[ct[j]^1].c+=x;
    	}
    	graph::cancle(S,T);
    	puts("OPTIMAL");
    	return 0;
    }
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/owenyu/p/7522301.html
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