[HNOI2007]紧急疏散EVACUATE（网络最大流+二分答案+BFS）

题目描述

发生了火警，所有人员需要紧急疏散！假设每个房间是一个N M的矩形区域。每个格子如果是'.'，那么表示这是一块空地；如果是'X'，那么表示这是一面墙，如果是'D'，那么表示这是一扇门，人们可以从这儿撤出房间。已知门一定在房间的边界上，并且边界上不会有空地。最初，每块空地上都有一个人，在疏散的时候，每一秒钟每个人都可以向上下左右四个方向移动一格，当然他也可以站着不动。疏散开始后，每块空地上就没有人数限制了（也就是说每块空地可以同时站无数个人）。但是，由于门很窄，每一秒钟只能有一个人移动到门的位置，一旦移动到门的位置，就表示他已经安全撤离了。现在的问题是：如果希望所有的人安全撤离，最短需要多少时间？或者告知根本不可能。

输入格式

第一行是由空格隔开的一对正整数N与M，3<=N <=20，3<=M<=20，
以下N行M列描述一个N M的矩阵。其中的元素可为字符'.'、'X'和'D'，且字符间无空格。

输出格式

只有一个整数K，表示让所有人安全撤离的最短时间，
如果不可能撤离，那么输出'impossible'（不包括引号）。

样例

样例输入

5 5
XXXXX
X...D
XX.XX
X..XX
XXDXX

样例输出

3

Solution

二分答案

看到题目不难想到
假设给定一个时间
那么可以验证当前时间内能不能保证所有的人跑出去
显然，时间越长，能跑掉的人越多
所以答案具有单调性
可以进行二分
如果当前时间都可以跑出去
那么考虑适当缩小答案（减少时间）
反之，扩大答案（增加时间）

建图

身为网络流最核心的部分
这道题建图ex死了，加上本人菜死了，足足改了4天
建立超级源点s，超级汇点t
先来说时间对答案的影响
假设现在拥有一个答案时间为(x)
那么相当于把每个门拆出来(x)个门
保证在x时间内，每个门都能通过一个人
拆出的门按照拆出的编号从小到大依次建边
（比如拆出了1，2，3，那么就1到2，2到3分别建边，边权为inf，表示不受限制）
由于每个人到门的距离不同
所以人应该指向门拆出的第距离个门（md好乱）
没错我知道这句话没人看明白
举个栗子
有一个人他站在坐标7
有一个门它在坐标9
人和门相距距离为3
就是这个图（我把二维拍成一维了）
(egin{matrix} &X &X &X &X \ &X &. &. &X \ &D &. &X &X \ &X &X &X &X end{matrix})
如果现在二分出一个答案为3
那么就要把坐标9按照某种对应方式（这个对应自己随便编一下，只要保证门编号不重复即可）拆开
由于7号点的人到门的距离为3
那么应该向9拆出的第三个门建边
像这样（右边的点是拆出来的新门）

剩下的边就是传统方法了
s到所有人建，边权为1
所有门到t建，边权为1
可以看下样例
在时间为3的时候图长这个样子

BFS

要预处理出所有人到所有门的距离
bfs扫一遍即可

Code

注 意 细 节
我写的代码比较麻烦
尤其是建边那一块
只要不重不漏，门编号可以简单点不一定非要按照这个写

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <queue>
#define min(a, b) ({register int AA = a, BB = b; AA < BB ? AA : BB;})
#define inf 0x7fffffff
using namespace std;

inline int read(){
	int x = 0, w = 1;
	char ch = getchar();
	for(; ch > '9' || ch < '0'; ch = getchar()) if(ch == '-') w = -1;
	for(; ch >= '0' && ch <= '9'; ch = getchar()) x = x * 10 + ch - '0';
	return x * w;
}

const int ss = 300005;
const int dx[5] = {0, 1, 0, -1};
const int dy[5] = {1, 0, -1, 0};

struct node{
	int to, nxt, w;
}edge[ss];

int head[ss], tot = 1;
inline void add(register int u, register int v, register int w){
	edge[++tot].to = v;
	edge[tot].nxt = head[u];
	edge[tot].w = w;
	head[u] = tot;
}

int pre[405][405];
int cur[ss], dis[ss];
bool vis[405][405];
int n, m, s, t;
queue<int> q;
inline bool bfs(register int s){
	for(register int i = 0; i <= t; i++)
		dis[i] = 0x3f3f3f3f, cur[i] = head[i];
	dis[s] = 0;
	q.push(s);
	while(!q.empty()){
		register int u = q.front();
		q.pop();
		for(register int i = head[u]; i; i = edge[i].nxt){
			register int v = edge[i].to;
			if(dis[v] == 0x3f3f3f3f && edge[i].w){
				q.push(v);
				dis[v] = dis[u] + 1;
			}
		}
	}
	return dis[t] != 0x3f3f3f3f;
}

inline int dfs(register int u, register int flow){
	register int res = 0;
	if(u == t) return flow;
	for(register int i = cur[u]; i; i = edge[i].nxt){
		cur[u] = i;
		register int v = edge[i].to;
		if(dis[v] == dis[u] + 1 && edge[i].w){
			if(res = dfs(v, min(flow, edge[i].w))){
				edge[i].w -= res;
				edge[i ^ 1].w += res;
				return res;
			}
		}
	}
	return 0;
}

long long maxflow;
inline long long dinic(){
	register long long minflow = 0;
	while(bfs(s)){
		while(minflow = dfs(s, 0x7fffffff))
			maxflow += minflow;
	}
	return maxflow;
}

inline int change(register int i, register int j){
	return (i - 1) * m + j;
}

int a[25][25], person, cnt;
char ch[25];

int l = 1, r = 400;
inline bool check(register int x){
	memset(head, 0, sizeof head);
	tot = 1;
	for(register int i = 1; i <= n; i++)
		for(register int j = 1; j <= m; j++)
			if(a[i][j] == 1) add(s, change(i, j), 1), add(change(i, j), s, 0);
	for(register int i = 1; i <= n; i++){
		for(register int j = 1; j <= m; j++){
			if(a[i][j] == 2){//门
				for(register int id = change(i, j) * x; id < (change(i, j) + 1) * x; id++){
					add(id + n * m, t, 1);
					add(t, id + n * m, 0);
				}
				for(register int id = change(i, j) * x; id < (change(i, j) + 1) * x - 1; id++){
					add(id + n * m, id + n * m + 1, inf);
					add(id + n * m + 1, id + n * m, 0);
				}
				for(register int p = 1; p <= n; p++){
					for(register int q = 1; q <= m; q++)
						if(a[p][q] == 1){//人
							if(pre[change(p, q)][change(i, j)] <= x){
								add(change(p, q), change(i, j) * x + n * m + pre[change(p, q)][change(i, j)] - 1, inf);
								add(change(i, j) * x + n * m + pre[change(p, q)][change(i, j)] - 1, change(p, q) ,0);
							}
						}
				}
			}
		}
	}
	maxflow = 0;
	return dinic() >= person;
}

int st, ed;
queue<pair<int, int> > que;
inline void matrix(register int x, register int y){
	que.push(make_pair(x, y));
	pre[change(x, y)][change(x, y)] = 0;
	while(!que.empty()){
		register int xxx = que.front().first, yyy = que.front().second;
		que.pop();
		for(register int i = 0; i < 4; i++){
			register int xx = xxx + dx[i], yy = yyy + dy[i];
			if(xx < 0 || xx > n || yy < 0 || yy > m || a[xx][yy] != 1 || vis[xx][yy]) continue;
			vis[xx][yy] = 1;
			if(pre[change(xx, yy)][change(st, ed)] > pre[change(xxx, yyy)][change(st, ed)] + 1){
				que.push(make_pair(xx, yy));
				pre[change(xx, yy)][change(st, ed)] = pre[change(xxx, yyy)][change(st, ed)] + 1;
			}
		}
	}
}

signed main(){
	memset(pre, 0x3f, sizeof pre);
	n = read(), m = read();
	for(register int i = 1; i <= n; i++){
		scanf("%s", ch + 1);
		for(register int j = 1; j <= m; j++){
			if(ch[j] == '.') a[i][j] = 1, person++;
			else if(ch[j] == 'D') a[i][j] = 2, cnt++;
			else a[i][j] = 0;
		}
	}
	for(register int i = 1; i <= n; i++)
		for(register int j = 1; j <= m; j++){
			if(a[i][j] == 2){
				memset(vis, 0, sizeof vis);
				st = i, ed = j;
				matrix(i, j);
			}
		}
	s = 0, t = 30000;
	while(l <= r){
		register int mid = l + r >> 1;
		if(check(mid)) r = mid - 1;
		else l = mid + 1;
	}
	if(l == 401) puts("impossible");
	else printf("%d
", l);
	return 0;
}