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网络流模板

时间:2014-07-02 20:54:22      阅读:276      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:blog   算法   for   代码   io   时间   

在这里我只放我的模板和一些我个人的“理解”。。

最大流测试题:usaco草地排水

EK:

时间复杂度:O(VE^2)

代码复杂度:最易

代码:

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <queue>
using namespace std;
#define CLR(a) memset(a, 0, sizeof(a))
#define FOR(i,a,n) for(i=a;i<=n;++i)

const int maxn = 205, oo = ~0u >> 1;
int cap[maxn][maxn], ihead[maxn], inext[maxn<<2], iv[maxn<<2], cnt;

int p[maxn];
queue<int> q;
int n, m;

int min(const int& a, const int& b) { return a < b ? a : b; }

int EK(int s, int t) {
	int u, v, i, flow = 0, aug;
	while(1) {
		CLR(p);
		q.push(s);
		while(!q.empty()) {
			u = q.front(); q.pop();
			for(i = ihead[u]; i ; i = inext[i]) if(cap[u][iv[i]] > 0 && !p[iv[i]]) {
				p[iv[i]] = u; q.push(iv[i]);
			}
		}
		if(!p[t]) break;
		aug = oo;
		for(v = t; v != s; v = p[v]) aug = min(aug, cap[p[v]][v]);
		for(v = t; v != s; v = p[v]) cap[p[v]][v] -= aug, cap[v][p[v]] += aug;
		flow += aug;
	}
	return flow;
}

void add(int u, int v, int c) {
	inext[++cnt] = ihead[u]; ihead[u] = cnt; iv[cnt] = v;
	cap[u][v] += c;
	inext[++cnt] = ihead[v]; ihead[v] = cnt; iv[cnt] = u;
}

int main() {
	
	scanf("%d%d", &m, &n);
	int u, v, c;
    for(int i = 1; i <= m; ++i) {
        scanf("%d%d%d", &u, &v, &c);
        add(u, v, c);
    }
	printf("%d", EK(1, n));
	
	return 0;
}

 

Dinic:

时间复杂度:O(V^2E)

代码复杂度:较长但不易出错

PS:这是加了当前弧优化的

代码2(这份代码的cap是二维的):

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <queue>
using namespace std;
#define CLR(a) memset(a, 0, sizeof(a))
#define FOR(i,a,n) for(i=a;i<=n;++i)

const int maxn=205, oo=~0u>>1, maxm=maxn<<2;
int cap[maxn][maxn], ihead[maxn], inext[maxm], iv[maxm], cnt;

int vis[maxn], d[maxn], cur[maxn];
queue<int> q;
int n, m, s, t;

int min(const int& a, const int& b) { return a < b ? a : b; }

bool BFS() { //建立层次图
	CLR(vis);
	q.push(s); d[s]=0; vis[s]=1; //这里记住要加上vis[s]=1;
	int u, i;
	while(!q.empty()) {
		u=q.front(); q.pop();
		for(i=ihead[u]; i; i=inext[i]) if(!vis[iv[i]] && cap[u][iv[i]]) { d[iv[i]]=d[u]+1; vis[iv[i]]=1; q.push(iv[i]); }
	}
	return vis[t];
}

int DFS(int u, int a) {
	if(u==t || !a) return a;
	int f, flow=0;
	for(int& i=cur[u]; i; i=inext[i]) 
		if(d[u]+1==d[iv[i]] && (f=DFS(iv[i], min(a, cap[u][iv[i]])))>0 ) { //沿着层次图走,并且这是条增广路
			flow+=f, a-=f, cap[u][iv[i]]-=f, cap[iv[i]][u]+=f;//a保存的是之前路径的最小,所以不一定是等于f,所以要减掉f
			if(!a) break; //说明不可能再有增广路,也就是说,前面断了。
		}
	return flow;
}

int dinic() {
	int flow=0, i;
	while(BFS()) {
		FOR(i, 1, n) cur[i]=ihead[i];
		flow+=DFS(s, oo);
	}
	return flow;
}

void add(int u, int v, int c) {
	inext[++cnt]=ihead[u]; ihead[u]=cnt; iv[cnt]=v;
	cap[u][v]+=c;
	inext[++cnt]=ihead[v]; ihead[v]=cnt; iv[cnt]=u;
}

int main() {
	scanf("%d%d", &m, &n);
	int u, v, c;
    for(int i=1; i<=m; ++i) {
        scanf("%d%d%d", &u, &v, &c);
        add(u, v, c);
    }
    s=1; t=n;
	printf("%d", dinic());
	return 0;
}

 

代码2(cap已改为1维,并做了相应更改):

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <queue>
using namespace std;
#define CLR(a) memset(a, 0, sizeof(a))
#define FOR(i,a,n) for(i=a;i<=n;++i)

const int maxn=205, oo=~0u>>1, maxm=maxn<<2;
int cap[maxm], ihead[maxn], inext[maxm], to[maxm], cnt=1; //听取wyl意见,从2开始编号

int vis[maxn], d[maxn], cur[maxn];
queue<int> q;
int n, m, s, t;

int min(const int& a, const int& b) { return a < b ? a : b; }

bool BFS() { //建立层次图
	CLR(vis);
	q.push(s); d[s]=0; vis[s]=1; //这里记住要加上vis[s]=1;
	int u, i;
	while(!q.empty()) {
		u=q.front(); q.pop();
		for(i=ihead[u]; i; i=inext[i]) if(!vis[to[i]] && cap[i]) { d[to[i]]=d[u]+1; vis[to[i]]=1; q.push(to[i]); }
	}
	return vis[t];
}

int DFS(int u, int a) {
	if(u==t || !a) return a;
	int f, flow=0;
	for(int& i=cur[u]; i; i=inext[i]) 
		if(d[u]+1==d[to[i]] && (f=DFS(to[i], min(a, cap[i])))>0 ) { //沿着层次图走,并且这是条增广路
			flow+=f, a-=f, cap[i]-=f, cap[i^1]+=f;//a保存的是之前路径的最小,所以不一定是等于f,所以要减掉f
			if(!a) break; //说明不可能再有增广路,也就是说,前面断了。
		}
	return flow;
}

int dinic() {
	int flow=0, i;
	while(BFS()) {
		FOR(i, 1, n) cur[i]=ihead[i];
		flow+=DFS(s, oo);
	}
	return flow;
}

void add(int u, int v, int c) {
	inext[++cnt]=ihead[u]; ihead[u]=cnt; to[cnt]=v; cap[cnt]=c;
	inext[++cnt]=ihead[v]; ihead[v]=cnt; to[cnt]=u;
}

int main() {
	scanf("%d%d", &m, &n);
	int u, v, c, i;
	for(i=1; i<=m; ++i) {
		scanf("%d%d%d", &u, &v, &c);
		add(u, v, c);
	}
	s=1; t=n;
	printf("%d", dinic());
	return 0;
}

 

isap(国人都叫sap,其实百度一下有解释的):

时间复杂度:O(V^2E)实际快多了,这是我将来用的算法

代码复杂度:短但细节太多,易错

PS:这是加了当前弧优化、gap优化的、暂无瓶颈优化 | 话说,调sap我都调怕了,有点恐惧症了。。

代码1(容量我还是用二维的存):

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <queue>
using namespace std;
#define CC(a, c) memset(a, c, sizeof(a))
#define FOR(i,a,n) for(i=a;i<=n;++i)

const int maxn=205, oo=~0u>>1, maxm=maxn<<2;
int cap[maxn][maxn], ihead[maxn], inext[maxm], iv[maxm], cnt;

int p[maxn], d[maxn], cur[maxn], gap[maxn];
int n, m, s, t;

int min(const int& a, const int& b) { return a < b ? a : b; }

int isap() {
	int flow=0, u, v, i, f=oo;
	CC(d, 0); CC(gap, 0);
	for(i=1; i<=n; ++i) cur[i]=ihead[i];
	u=p[s]=s; gap[0]=n; //这里预处理很重要,第一个赋值给p[s]是因为后面会调用,第二个是因为没有单独的bfs来处理d数组才要这样设置,否则一两次循环就要跳出了
	while(d[s]<n) {
		for(i=cur[u]; i; i=inext[i]) if(cap[u][iv[i]] && d[u]==d[iv[i]]+1) break;
		if(i) {
			cur[u]=i; v=iv[i]; f=min(f, cap[u][v]); p[v]=u; u=v; //这里记得将u重新赋值过,cur当前弧优化
			if(v==t) {
				for(; v!=s; v=p[v]) cap[p[v]][v]-=f, cap[v][p[v]]+=f;
				u=s; flow+=f; f=oo; //将u退回远点,似乎有叫瓶颈优化的东西,到时候再说吧。记得将最小流f重置
			}
		}
		else {
			if( !(--gap[d[u]]) ) break; //gap优化,即发现断层立即终止
				d[u]=n;	//当没有发现允许弧时,要重新设置
				cur[u]=ihead[u];	//这里最坑,,,还是请大神帮忙调试出来的0 0,应该这里是瓶颈优化的地方
				for(i=cur[u]; i; i=inext[i]) if(cap[u][iv[i]] && d[u]>d[iv[i]]+1) d[u]=d[iv[i]]+1;
				gap[d[u]]++; u=p[u];
			}
		}
	return flow;
}

void add(int u, int v, int c) {
	inext[++cnt]=ihead[u]; ihead[u]=cnt; iv[cnt]=v; cap[u][v]+=c;
	inext[++cnt]=ihead[v]; ihead[v]=cnt; iv[cnt]=u;
}

int main() {
	scanf("%d%d", &m, &n);
	int u, v, c, i;
	for(i=1; i<=m; ++i) {
		scanf("%d%d%d", &u, &v, &c);
		add(u, v, c);
	}
	s=1; t=n;
	printf("%d", isap());
	return 0;
}

 

代码2(已改为1维并相应修改):

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <queue>
using namespace std;
#define CC(a, c) memset(a, c, sizeof(a))
#define FOR(i,a,n) for(i=a;i<=n;++i)

const int maxn=205, oo=~0u>>1, maxm=maxn<<2;
int cap[maxm], ihead[maxn], inext[maxm], to[maxm], from[maxm], cnt=1; //听取wyl意见,从2开始编号

int p[maxn], d[maxn], cur[maxn], gap[maxn];
int n, m, s, t;

int min(const int& a, const int& b) { return a < b ? a : b; }

int isap() {
	int flow=0, u, v, i, f=oo;
	CC(d, 0); CC(gap, 0);
	for(i=1; i<=n; ++i) cur[i]=ihead[i];
	u=s; gap[0]=n; //这里预处理很重要,第一个赋值给p[s]是因为后面会调用,第二个是因为没有单独的bfs来处理d数组才要这样设置,否则一两次循环就要跳出了
	while(d[s]<n) {
		for(i=cur[u]; i; i=inext[i]) if(cap[i] && d[u]==d[to[i]]+1) break;
		if(i) {
			cur[u]=i; v=to[i]; f=min(f, cap[i]); p[v]=i; u=v; //这里记得将u重新赋值过,cur当前弧优化 //这里注意,p要赋值成i
			if(v==t) {
				for(; v!=s; v=from[p[v]]) cap[p[v]]-=f, cap[p[v]^1]+=f;
				u=s; flow+=f; f=oo; //将u退回远点,似乎有叫瓶颈优化的东西,到时候再说吧。记得将最小流f重置
			}
		}
		else {
			if( !(--gap[d[u]]) ) break; //gap优化,即发现断层立即终止
				d[u]=n;	//当没有发现允许弧时,要重新设置
				cur[u]=ihead[u];	//这里最坑,,,还是请大神帮忙调试出来的0 0,应该这里是瓶颈优化的地方
				for(i=cur[u]; i; i=inext[i]) if(cap[i] && d[u]>d[to[i]]+1) d[u]=d[to[i]]+1;
				gap[d[u]]++; if(u!=s) u=from[p[u]]; //这里要注意
			}
		}
	return flow;
}

void add(int u, int v, int c) {
	inext[++cnt]=ihead[u]; ihead[u]=cnt; from[cnt]=u; to[cnt]=v; cap[cnt]=c;
	inext[++cnt]=ihead[v]; ihead[v]=cnt; from[cnt]=v; to[cnt]=u; cap[cnt]=0;
}

int main() {
	scanf("%d%d", &m, &n);
	int u, v, c, i;
	for(i=1; i<=m; ++i) {
		scanf("%d%d%d", &u, &v, &c);
		add(u, v, c);
	}
	s=1; t=n;
	printf("%d", isap());
	return 0;
}

 

我自己的瞎扯:

  • 网络流为什么要有反向弧:

    最直观的是= =,如果自己原来的弧的点被其它的s-t占掉了,还可以通过反向弧从占掉那个点的弧(u,v)中的u流回去,去占它的点,从而构成一条新的s-t
  • isap的Gap优化的解释:

    断层这个概念,可以这样想:
      b
    /
    a -- c
    \
      d
    这里我们假设d(a)=5
    此时假设b后的增广路已经完了,那么d(b) = n,但是我们发现,还有d(c)=4,即没有断层。
    一直下去,直到d(c)和d(d)都为n了,此时没有一个d(i)=4,所以,发生断层,此时d(i)=4的数目为0,所以就可以结束程序了。
    这就是所谓的Gap优化~

  • 网络流这一类题的初始化:

    首先就要将所有点和该连的弧给连了,否则容易出错,什么拆点啊这些操作首先搞掉。

  • 网络流上下界的胡扯解释:

    为什么一条边(u,v)的的下界是从附加源连到v呢?
    我是这样认为的: 从源开始流,又流回了u,再流回汇,如果满了,就能判断了0.0
    同理,将u连到了汇上。。而汇到源连一条无限容量的弧是为了让那个下界流从这里流回去。。

 

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原文地址:http://www.cnblogs.com/iwtwiioi/p/3819242.html

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