• ZKW费用流


    分析

    (D_i)(S)(i)的最短路,那么对于所有边((i,j)),都要满足(D_i+cost_{i,j}geq D_j)

    我们考虑普通的费用流,它的原理是沿着一条(S ightarrow T)的最短路径满足增广,显然对于这条路径上的所有边((i,j)),都是满足(D_i+cost_{i,j}=D_j)的。

    原图上我们对于(forall v)(exists u),满足(D_u+cost_{u,v}=D_v),但是我们增广过后这种边就不一定存在。

    我们的处理方法是再跑一遍最短路进行增广,那这样子每次只会增广一条路,而ZKW费用流可以进行多路增广解决此问题。

    做法

    假设我们一开始的边权均(geq 0),定义(D[1...n])为每个点的顶标(一开始均为(0)),而对于这个顶标我们需要满足条件和上面最短路的条件一样。

    我们沿着顶标满足((i,j),D_i+cost_{i,j}=D_j)的边增广。

    那么当某个时刻我们不存在(S ightarrow T)的流时,记我们这次访问的点集为(V)

    (Delta=min_limits{iin V,j otin V,u(i,j)} D_i+cost_{i,j}-D_j),然后我们将所有(iin V)(D_i)减去(Delta)

    这样子可以保证有一条边满足(D_i+cost_{i,j}-D_j=Delta),那么我们就可以继续向我们没有访问过的点集增广了。

    因为每次减去(Delta)时它肯定是花费最小代价可以沟通的点,那么一次增广的答案就是(-D_S imes)流量。

    一些注意事项

    可以注意到因为你要满足最短路的定义所以如果有边权(< 0)时顶标一开始全部设为(0)不满足条件,那么你可以想到一开始将(D)全部设为(S)到每个点的最短路。

    那么又出现了一个问题,你每次贡献应该是加在(S)上,但是这样子的话就变为了在(T)上。

    所以我们一开始改用一遍(spfa)跑由(T)开始沿反向边的最短路,那么可以跑出每个点到(T)的最短距离(D_i)

    那么满足(D_v+cost_{u,v}geq D_u),增广的条件也由之变为(D_v+cost_{u,v}=D_uLeftrightarrow D_v+cost_{u,v}-D_u=0),还是考虑可以访问到的点集(V)

    那么这次就是对于(forall iin V)(D_i)加上(Delta=min_limits{iin V,j otin V,u(i,j)} D_j+cost_{i,j}-D_i),这样才能继续增广。

    这样子的话答案就还是(D_S imes)流量(注意此时(D_S>0))。

    发现如果边权全为正时先跑一遍(spfa)会快许多,那么索性所有情况都按照初始时有负权的情况跑算了(大雾

    代码实现

    #include <iostream> 
    #include <cstdio> 
    #include <cstdlib> 
    #include <cstring> 
    #include <cmath> 
    #include <algorithm> 
    #include <cassert>
    #include <queue> 
    using namespace std; 
    const int INF = 1e9; 
    const int MAX_N = 1e4 + 5; 
    struct Graph { int to, cap, cost, next; } e[MAX_N * 100]; 
    int fir[MAX_N], e_cnt; 
    void clearGraph() { memset(fir, -1, sizeof(fir)); e_cnt = 0; } 
    void Add_Edge(int u, int v, int c, int w) { 
        e[e_cnt] = (Graph){v, c,  w, fir[u]}, fir[u] = e_cnt++; 
        e[e_cnt] = (Graph){u, 0, -w, fir[v]}, fir[v] = e_cnt++; 
    } 
    int N, M, S, T, dis[MAX_N]; 
    bool inq[MAX_N]; 
    bool spfa() { 
        queue<int> que; 
        for (int i = 0; i <= N; i++) dis[i] = INF; 
        dis[T] = 0, inq[T] = 1, que.push(T); 
        while (!que.empty()) { 
    		int x = que.front(); que.pop(); 
    		for (int i = fir[x]; ~i; i = e[i].next) { 
    			int v = e[i].to, w = e[i ^ 1].cost; 
    			if (e[i ^ 1].cap && dis[v] > dis[x] + w) { 
    				dis[v] = dis[x] + w; 
    				if (!inq[v]) que.push(v), inq[v] = 1; 
    			} 
    		} 
    		inq[x] = 0; 
        } 
        return dis[S] != INF; 
    } 
    int tim, vis[MAX_N]; 
    bool relabel() { 
        int res = INF; 
        for (int x = 0; x <= N; x++) { 
    		if (vis[x] != tim) continue; 
    		for (int i = fir[x]; ~i; i = e[i].next) { 
    			int v = e[i].to; 
    			if (e[i].cap && vis[v] != tim) res = min(res, dis[v] + e[i].cost - dis[x]); 
    		} 
        } 
        if (res == INF) return 0; 
        for (int i = 0; i <= N; i++) if (vis[i] == tim) dis[i] += res; 
        return 1; 
    } 
    int dfs(int x, int f) { 
        vis[x] = tim; 
        if (x == T) return f; 
        int res = 0; 
        for (int i = fir[x]; ~i; i = e[i].next) { 
    		int v = e[i].to, w = e[i].cost; 
    		if (e[i].cap && dis[x] == dis[v] + w && vis[v] != tim) { 
    			int d = dfs(v, min(f, e[i].cap)); 
    			res += d, f -= d; 
    			e[i].cap -= d, e[i ^ 1].cap += d; 
    			if (!f) break; 
    		} 
        } 
        return res; 
    } 
    void zkw() { 
        spfa(); 
        int flow = 0, res = 0; 
        do { 
    		int f = 0; 
    		do { 
    			++tim; 
    			f = dfs(S, INF); 
    			flow += f, res += dis[S] * f; 
    		} while (f); 
        } while (relabel());
    	printf("%d %d
    ", flow, res); 
    } 
    int main () { 
    #ifndef ONLINE_JUDGE 
        freopen("cpp.in", "r", stdin); 
    #endif 
        clearGraph(); 
        scanf("%d %d %d %d", &N, &M, &S, &T); 
    	for (int i = 1; i <= M; i++) { 
    		int u, v, w, f; scanf("%d %d %d %d", &u, &v, &w, &f); 
    		Add_Edge(u, v, w, f); 
    	} 
    	zkw(); 
        return 0; 
    } 
    
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