• hdu4067 费用流(混合欧拉的宽展和延伸)


    题意:
           给以一个图,每个有向边都有两个权值,a,b其中a是保留这条边的花费,b是删除这条边的花费,让你删去一些边使图满足一下要求:
    (1)只有一个起点和一个终点
    (2)所有的边都是又向的(题目给的就是有向的)
    (3)对于起点,出度 = 入度 + 1
    (4)对于终点,入度 = 出度 + 1
    (5)其他的点 出度 = 入度 
    求满足要求时的花费最小。
     


    思路:
          仔细一看要求,貌似是在求一个“欧拉路”,(但是图不一定是连通的),如果我们直接把t-s连起来就是在求所有出度=入度的最小了,也就是在求一些欧拉回路,第一反应以为是混合欧拉呢,但是对于混合欧拉是用流而不是费用流,而且混合欧拉里面也不设计到费用,但是他们有很大的相似之处,这个题目做了好久,是因为自己想不出来,同时网上的的解题报告很少,并且有的根本就写错了,还有就是网上没有说为什么,只有怎么建图,所以想了好久才明白,思路不怎么好说,我尽量去描述清楚,一边建图一遍说吧。


    (1)对于每一条边,我们先选择a,b中最小的加在sum里
    //先选择最小的,最为当前的选择,最后在用sum + 调整的代价就行了。
    (2)如果a <= b   sum += a ,连接边b -> a,流量 1 ,费用b - a
    //a小我们选择a,选择a也就是我们当前打算要这条边,此时我们建立b->a是为了反悔的时候用的,b - a 是因为反悔的时候要花费的代价是 b-a,因为有一部分是放在sum里了。
    因为我们选择了这条边,此时还要记录度数,我们虽然建的是b->a但度数要这样,in[b]++,
    out[a] ++,因为b->a是为了反悔用的,我们的决策是在图里建了一条a->b的边,所以度数是那样存的,不要弄混了。
    (3)如果b < a  sum += b ,连接边a -> b,流量 1,费用a - b
    // b小于a ,当前我们的选择是不连这条边,a -> b 是为了后悔的时候用的,后悔的时候我们只要在花费a - b就可以把不连变成连了,有一个关键地方就是对于这种决策不要计算入度和出度,因为我们选择的是不连边,所以当前的决策里面不设计到度数的改变。
    (4)因为我们要把图处理成所有点的出度=入度,所以我们还得吧in[s] ++ ,out[t] ++,
    记住只是改度数,而没有去连边,只是虚拟的去连边。
    (5)最后我们要设立一个超级原点S和超级汇点T,对于所有点如果in[i] > out[i],
    连接 S->i ,流量为in[i] - out[i] ,费用 0,否则连接i->T,流量out[i] - in[i],
    费用0。
    // 这个位置一定要理解好,不要和混合欧拉混了,混合欧拉是in[i] < out[i],连接
    S->i,流量是 (out[i] - in[i]) / 2,混合欧拉是在调整(双向边的)涉及的度数,而咱们这个题目是为了调整单向边涉及的点的度数,并且含有代价在里面,至于为什么连接S-i,和i->T的时候和混合欧拉是反的,是因为我们组开始建图的时候建的都是反边,也就是建的都是反悔的时候才跑的边,所以涉及到反向。
    为了理解这个题目我画了集合图来方便大家理解,画的垃圾忘谅解。




    跑一边S->T的费用流就可以选择出事l1反悔还是l2反悔了,如果对于l1,l2都不选,那么和这个差不多,只不过是虚线的方向边了,S,T的连点再调换一下,如果都选我们跑边S->T的目的是为了找出我们选择的那一个,因为毕竟l1,l2我们要选一个丢弃一个,如果是在之前我们的去最小决策就正好选了一个,丢弃了一个,那么此时的连个点出度=入度,也就没必要跑费用流了。

    下面是代码。


    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    #include<queue>
    
    #define N_node 110
    #define N_edge 5000
    #define INF 1000000000
    
    using namespace std;
    
    typedef struct
    {
       int from ,to ,next;
       int cost ,flow;
    }STAR;
    
    STAR E[N_edge];
    int list[N_node] ,tot;
    int s_x[N_node];
    int mer[N_edge];
    int in[N_node] ,out[N_node];
    
    void add(int a ,int b ,int c ,int d)
    {
       E[++tot].from = a;
       E[tot].to = b;
       E[tot].cost = c;
       E[tot].flow = d;
       E[tot].next = list[a];
       list[a] = tot;
       
       E[++tot].from = b;
       E[tot].to = a;
       E[tot].cost = -c;
       E[tot].flow = 0;
       E[tot].next = list[b];
       list[b] = tot;
    }
    
    bool SPFA(int s ,int t ,int n)
    {
       for(int i = 0 ;i <= n ;i ++)
       s_x[i] = INF;
       int mark[N_node] = {0};
       s_x[s] = 0;
       mark[s] = 1;
       queue<int>q;
       q.push(s);
       memset(mer ,255 ,sizeof(mer));
       while(!q.empty())
       {
          int xin ,tou;
          tou = q.front();
          q.pop();
          mark[tou] = 0;
          for(int k = list[tou] ;k; k = E[k].next)
          {
             xin = E[k].to;
             if(s_x[xin] > s_x[tou] + E[k].cost && E[k].flow)
             {
                s_x[xin] = s_x[tou] + E[k].cost;
                mer[xin] = k;
                if(!mark[xin])
                {
                   mark[xin] = 1;
                   q.push(xin);
                }
             }
          }
       }
       return mer[t] != -1;
    }
    
    int MCMF_Spfa(int s ,int t ,int n ,int ss)
    {
       int maxflow ,mincost ,minflow;
       maxflow = mincost = 0;
       while(SPFA(s ,t ,n))
       {
          minflow = INF;
          for(int i = mer[t] ;i + 1 ;i = mer[E[i].from])
          {
             if(minflow > E[i].flow)
             minflow = E[i].flow;
          }
          for(int i = mer[t] ;i + 1 ;i = mer[E[i].from])
          {
             E[i].flow -= minflow;
             E[i^1].flow += minflow;
             mincost += E[i].cost * minflow;
          }
          maxflow += minflow;
       }
       if(maxflow != ss) return -1;
       return mincost;
    }
    
    int main ()
    {
       int tt ,n ,m ,s ,t ,S ,T ,i;
       int cas = 1;
       int a ,b ,c ,d;
       scanf("%d" ,&tt);
       while(tt--)
       {
          scanf("%d %d %d %d" ,&n ,&m ,&s ,&t);
          S = 0 ,T = n + 1;
          memset(list ,0 ,sizeof(list));
          tot = 1;
          memset(in ,0 ,sizeof(in));
          memset(out ,0 ,sizeof(out));
          in[s] ++ ,out[t] ++;
          int sum = 0;
          for(i = 1 ;i <= m ;i ++)
          {
             scanf("%d %d %d %d" ,&a ,&b ,&c ,&d);
             if(c <= d) 
             {
                add(b ,a ,d - c ,1);
                sum += c;
                in[b]++ ,out[a] ++;
             }
             else
             {
                add(a ,b ,c - d ,1);
                sum += d;
             }
          }
          int ss = 0 ,sss = 0;
          for(i = 1 ;i <= n ;i ++)
          {
             if(in[i] >= out[i])
             {
                add(S ,i ,0 ,in[i] - out[i]);
                ss += (in[i] - out[i]);
             }
             else
             {
                add(i ,T ,0 ,out[i] - in[i]);
                sss += (out[i] - in[i]);
             }
          }
          int ans = MCMF_Spfa(S ,T ,n + 1 ,ss);
          printf("Case %d: " ,cas ++);
          if(ans == -1 || ss != sss)puts("impossible");
          else printf("%d
    " ,ans + sum);
       }
       return 0;
    }
          
       
       
    




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