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  • 有上下界网络流建模方法

    无源汇可行流

      建模方法:

      首先建立一个源ssss和一个汇tttt,一般称为附加源和附加汇。

      对于图中的每条弧<u,v><u,v>,假设它容量上界为cc,下界bb,那么把这条边拆为三条只有上界的弧。

      一条为<ss,v><ss,v>,容量为bb;

      一条为<u,tt><u,tt>,容量为bb;

      一条为<u,v><u,v>,容量为cbc−b。

      其中前两条弧一般称为附加弧。

      然后对这张图跑最大流,以ssss为源,以tttt为汇,如果所有的附加弧都满流,则原图有可行流。

      这时,每条非附加弧的流量加上它的容量下界,就是原图中这条弧应该有的流量。

      理解方法:

      对于原图中的每条弧,我们把cbc−b称为它的自由流量,意思就是只要它流满了下界,这些流多少都没问题。

      既然如此,对于每条弧<u,v><u,v>,我们强制给vv提供bb单位的流量,并且强制从uu那里拿走bb单位的流量,这一步对应着两条附加弧。

      如果这一系列强制操作能完成的话,也就是有一组可行流了。

      注意:这张图的最大流只是对应着原图的一组可行流,而不是原图的最大或最小流。


    有源汇可行流

      建模方法:

      建立弧<t,s><t,s>,容量下界为00,上界为∞。

      然后对这个新图(实际上只是比原图多了一条边)按照无源汇可行流的方法建模,如果所有附加弧满流,则存在可行流。

      求原图中每条边对应的实际流量的方法,同无源汇可行流,只是忽略掉弧<t,s><t,s>就好。

      而且这时候弧<t,s><t,s>的流量就是原图的总流量。

      理解方法:

      有源汇相比无源汇的不同就在于,源和汇是不满足流量平衡的,那么连接<t,s><t,s>之后,源和汇也满足了流量平衡,就可以直接按照无源汇的方式建模。

      注意:这张图的最大流只是对应着原图的一组可行流,而不是原图的最大或最小流。


    有源汇最大流

      建模方法:

      首先按照有源汇可行流的方法建模,如果不存在可行流,更别提什么最大流了。

      如果存在可行流,那么在运行过有源汇可行流的图上(就是已经存在流量的那张图,流量不要清零),跑一遍从ss到tt的最大流(这里的ss和tt是原图的源和汇,不是附加源和附加汇),就是原图的最大流。

      理解方法:

      为什么要在那个已经有了流量的图上跑最大流?因为那张图保证了每条弧的容量下界,在这张图上跑最大流,实际上就是在容量下界全部满足的前提下尽量多得获得“自由流量”。

      注意,在这张已经存在流量的图上,弧<t,s><t,s>也是存在流量的,千万不要忽略这条弧。因为它的相反弧<s,t><s,t>的流量为<t,s><t,s>的流量的相反数,且<s,t><s,t>的容量为0,所以这部分的流量也是会被算上的。


    有源汇最小流

      有源汇最小流的常见建模方法比较多,我就只说我常用的一种。

      建模方法:

      首先按照有源汇可行流的方法建模,但是不要建立<t,s><t,s>这条弧

      然后在这个图上,跑从附加源ssss到附加汇tttt的最大流。

      这时候再添加弧<t,s><t,s>,下界为00,上界为∞。

      在现在的这张图上,从ssss到tttt的最大流,就是原图的最小流。

      理解方法:

      我们前面提到过,有源汇可行流的流量只是对应一组可行流,并不是最大或者最小流。

      并且在跑完有源汇可行流之后,弧<t,s><t,s>的流量就是原图的流量。

      从这个角度入手,我们想让弧<t,s><t,s>的流量尽量小,就要尽量多的消耗掉那些“本来不需要经过<t,s><t,s>”的流量。

      于是我们在添加<t,s><t,s>之前,跑一遍从ssss到tttt的最大流,就能尽量多的消耗那些流量啦QwQ。

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