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  • poj 3155 (最大密度子图)

    题意:一个公司有n个人,给出了一些有冲突的人的对数(u,v),公司决定裁人,那么总裁现在要裁掉冲突率最高的那些人(冲突率=在这些人中存在的冲突数/人数)。就是求出一些点,这些点之间的边数/点数最大。最大密度子图。

    思路:胡伯涛的论文《最小割模型在信息学竞赛中的应用》介绍了两种方法:

    第一种:转换为最大权闭合图的模型来求解:

    设max g = f(x)= |E‘|/|V’| ,找一个子图的边数与点数的比值达到其中的最大,我们通常都是构造一个函数max h(g)= |E'|-g*|V'|,当h(g)为0的时候,g的值即为最优,h(g)>0 时 g<最优值, h(g)<0时,g>最优值;因为如果最大值大于0那么我们就可以继续增加g的值来减小h(g),若最大值都小于0了,那么g不可能增加只可能减少!

    观察h(g),边和点有依赖关系,就边依赖点,边存在的必要条件是点的存在,那么这样以后,如果我们将边看成点,那么这不就符合最大权闭合子图了。现在h(g)的求法就可以通过求新图的最大权闭合子图的值来求解,但是这里有个问题,建图之后你可以发现当求出来的值和h(g)原本应该为值不对应(具体为什么不怎么理解),可以这样理解,当最小的一个g使得h(g)为0的时候该解即为最优解,因为h(g)是以个单调递减函数,就该函数来看只可能存在一个g使得h(g)=0;然而通过求最大权闭合子图是子图权值和为0的有很多中g,当最小的一个g使得h(g)为0之后,如果g继续增大那么虽然通过最大权闭合子图的值求出来依旧为0,但是真正的h(g)< 0 了,所以要使得最优的一个解就是使得最大权闭合子图的权值和为0的最小的一个g值!这样求解之后从源点流到汇点为满流的边即为最大密度子图中的点。

    第二种:

    源点到各个点连接一条有向边权值为U,各个点到汇点连接一条边权值为U+2*g-d,原来有关系的点连接两条有向边(u,v),(v,u)权值为1(U可以取m,U的目的是用来使得2*g-d的值始终为正),这样以后求最小割,那么h(g)= (U*n-mincut)/2;二分找到最优值即为mid ,但是如果要求图中的点则需要用left来从新图求最大流之后然后从源点开始dfs遍历,最后得出结果。


    第一种代码:


     

    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    const int N=1500;
    const double inf=0x3fffffff;
    const double eps=1e-8;
    int gap[N],dis[N],start,end,ans,sum,head[N],num,dep[N],n,m;
    bool vis[N];
    struct edge
    {
    	int st,ed,next;
    	double flow;
    }e[80*N];
    struct node
    {
    	int x,y;
    }P[1100];
    void addedge(int x,int y,double w)
    {
    	e[num].st=x;e[num].ed=y;e[num].flow=w;e[num].next=head[x];head[x]=num++;
    	e[num].st=y;e[num].ed=x;e[num].flow=0;e[num].next=head[y];head[y]=num++;
    }
    void makemap(double g)
    {
    	int i;
    	memset(head,-1,sizeof(head));
    	num=0;
    	for(i=1;i<=n;i++)
    		addedge(i,end,g);
    	for(i=0;i<m;i++)
    	{
    		addedge(n+i+1,P[i].y,inf);
    		addedge(n+i+1,P[i].x,inf);
    		addedge(start,n+i+1,1.0);
    	}
    }
    double dfs(int u,double minflow)  
    {  
        if(u==end)return minflow;  
        int i,v;  
        double f,flow=0.0;  
        for(i=head[u];i!=-1;i=e[i].next)  
        {  
            v=e[i].ed;  
            if(e[i].flow>0)  
            {  
                if(dis[v]+1==dis[u])  
                {  
                    f=dfs(v,e[i].flow>minflow-flow?minflow-flow:e[i].flow);  
                    flow+=f;  
                    e[i].flow-=f;  
                    e[i^1].flow+=f;  
                    if(minflow-flow<=1e-8)return flow;    
                    if(dis[start]>=ans)return flow;    
                }  
            }  
        }  
        if(--gap[dis[u]]==0)  
            dis[start]=ans;  
        dis[u]++;  
        gap[dis[u]]++;  
        return flow;  
    }  
    double isap()  
    {  
        double maxflow=0.0;  
        memset(gap,0,sizeof(gap));  
        memset(dis,0,sizeof(dis));  
        gap[0]=ans;  
        while(dis[start]<ans)  
            maxflow+=dfs(start,inf);  
        return 1.0*m-maxflow;   
    }
    void dfs1(int u)
    {
    	vis[u]=true;
    	if(u>=1&&u<=n)
    	sum++;
    	for(int i=head[u];i!=-1;i=e[i].next)
    	{
    		int v=e[i].ed;
    		if(vis[v]==false&&e[i].flow>0)
    		  dfs1(v);
    	}
    }
    int main()
    {
    	int i;
    	double Left,Right,mid,flow;
    	while(scanf("%d%d",&n,&m)!=-1)
    	{
    		if(m==0){printf("1
    1
    ");continue;}
    		start=0,end=n+m+1,ans=end+1;
    		for(i=0;i<m;i++)
    		{
    			scanf("%d%d",&P[i].x,&P[i].y);
    		}
    		Left=0;Right=m;
    		while(Right-Left>=1.0/n/n)//胡伯涛的论文给出了证明,不同解之间误差的精度不超过1/(n*n)  
    		{
    			mid=(Left+Right)/2;
    			makemap(mid);
    			flow=isap();//求出最大权值闭合图
    			if(flow<eps)//如果小于0,g值太大
    				Right=mid;
    			else Left=mid;
    		}
    		makemap(Left);//最大密度建图
    		isap();
    		memset(vis,false,sizeof(vis));
    		sum=0;
    		dfs1(start);
    		printf("%d
    ",sum);
    		for(i=1;i<=n;i++)
    		  if(vis[i]==true)//残留网络中源点能到达的点
    			  printf("%d
    ",i);
    	}
    	return 0;
    }


    第二种代码:


     

    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    const int N=110;
    const double inf=0x3fffffff;
    const double eps=1e-8;
    int gap[N],dis[N],start,end,ans,sum,head[N],num,dep[N],n,m;
    bool vis[N];
    struct edge
    {
    	int st,ed,next;
    	double flow;
    }e[80*N];
    struct node
    {
    	int x,y;
    }P[1100];
    void addedge(int x,int y,double w)
    {
    	e[num].st=x;e[num].ed=y;e[num].flow=w;e[num].next=head[x];head[x]=num++;
    	e[num].st=y;e[num].ed=x;e[num].flow=0;e[num].next=head[y];head[y]=num++;
    }
    void makemap(double g)
    {
    	int i;
    	memset(head,-1,sizeof(head));
    	num=0;
    	for(i=1;i<=n;i++)
    	{
    		addedge(start,i,m*1.0);
    		addedge(i,end,m+2*g-dep[i]);
    	}
    	for(i=0;i<m;i++)
    	{
    		addedge(P[i].x,P[i].y,1.0);
    		addedge(P[i].y,P[i].x,1.0);
    	}
    }
    double dfs(int u,double minflow)  
    {  
        if(u==end)return minflow;  
        int i,v;  
        double f,flow=0.0;  
        for(i=head[u];i!=-1;i=e[i].next)  
        {  
            v=e[i].ed;  
            if(e[i].flow>0)  
            {  
                if(dis[v]+1==dis[u])  
                {  
                    f=dfs(v,e[i].flow>minflow-flow?minflow-flow:e[i].flow);  
                    flow+=f;  
                    e[i].flow-=f;  
                    e[i^1].flow+=f;  
                    if(minflow-flow<=1e-8)return flow;    
                    if(dis[start]>=ans)return flow;    
                }  
            }  
        }  
        if(--gap[dis[u]]==0)  
            dis[start]=ans;  
        dis[u]++;  
        gap[dis[u]]++;  
        return flow;  
    }  
    double isap()  
    {  
        double maxflow=0.0;  
        memset(gap,0,sizeof(gap));  
        memset(dis,0,sizeof(dis));  
        gap[0]=ans;  
        while(dis[start]<ans)  
            maxflow+=dfs(start,inf);  
        return maxflow;   
    }
    void dfs1(int u)//遍历要选的点
    {
    	vis[u]=true;
    	sum++;
    	for(int i=head[u];i!=-1;i=e[i].next)
    	{
    		int v=e[i].ed;
    		if(vis[v]==false&&e[i].flow>0)
    		  dfs1(v);
    	}
    }
    int main()
    {
    	int i;
    	double Left,Right,mid,hg;
    	while(scanf("%d%d",&n,&m)!=-1)
    	{
    		if(m==0){printf("1
    1
    ");continue;}
    		start=0,end=n+1,ans=end+1;
    		memset(dep,0,sizeof(dep));
    		for(i=0;i<m;i++)
    		{
    			scanf("%d%d",&P[i].x,&P[i].y);
    			dep[P[i].x]++;dep[P[i].y]++;
    		}
    		Left=0;Right=m;
    		while(Right-Left>=1.0/n/n)//胡伯涛的论文给出了证明,不同解之间误差的精度不超过1/(n*n)
    		{
    			mid=(Left+Right)/2;
    			makemap(mid);
    			hg=isap();
    			hg=(1.0*n*m-hg)/2;
    			if(hg>eps)
    				Left=mid;
    			else Right=mid;
    		}
    		makemap(Left);//用mid值建图容易wa,因为你此时的mid不一定满足h(mid)>eps,但是Left一定是满足的
    		isap();
    		memset(vis,false,sizeof(vis));
    		sum=0;
    		dfs1(0);
    		printf("%d
    ",sum-1);
    		for(i=1;i<=n;i++)
    		  if(vis[i]==true)
    			  printf("%d
    ",i);
    	}
    	return 0;
    }


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