• 最小费用最大流


    哦末,刚学了费用流,就来造福人民,哈哈,大佬勿喷(其实是GDOI爆零,心情不好写一篇博客安慰自己)

    好了,回归正题,这里我只讲费用流的两种方法(没有负权环)

    原题模版

    一样的,建反向边,然后就开始操作了!

    首先,是MCMF费用流,即连续用SPFA计算从起点到终点的最小费用,在进行SPFA中顺带记录流量、前一个点、前一条边,然后,就。。。从终点回去更新一路到起点就行了,先给出SPFA(为什么会对?找最短费用,然后还有反向边后悔,为什么不行?):

            memset(v,false,sizeof(v));v[st]=true;/*统计这个数是否在队列*/
    	head=1;tail=2;list[1]=st;/*从前点开始*/
    	memset(dis,63,sizeof(dis));dis[st]=0;/*最小费用,从起点开始*/
    	b[ed]=-1;/*还要判断是否可行,b代表的前一条边,不太理解看后面*/
    	while(head!=tail)   
    	{
    		int  x=list[head];
    		for(int  k=last[x];k;k=a[k].next)/*边目录存*/
    		{
    			int  y=a[k].y;
    			if(a[k].c>0  &&  dis[x]+a[k].k<dis[y])/*看看这条可行边是否可以更新y点*/
    			{
    				dis[y]=dis[x]+a[k].k;/*更新*/
    				flow[y]=mymin(a[k].c,flow[x]);/*更新最多能到达的流量*/
    				qian[y]=x;/*更新到达y点的点*/b[y]=k;/*同时更新边*/
    				if(v[y]==false)/*扔进队列*/
    				{
    					v[y]=true;
    					list[tail++]=y;
    					if(tail==n+1)tail=1;
    				}
    			}
    		}
    		head++;
    		if(head==n+1)head=1;
    		v[x]=false;/*找完后将他改为false*/
    	}

    下面给出将边修改的过程:

    	if(b[ed]!=-1)/*存在流时进来*/
    	{
    		int  y=ed,root=0;/*更新边流量的过程*/
    		while(y!=st)
    		{
    			root=b[y];y=qian[y];/*找出这条最小费用路径的边和点*/
    			a[root].c-=flow[ed];
    			a[a[root].other].c+=flow[ed];/*边处理*/
    		}
    		zans+=flow[ed];
    		cost+=flow[ed]*dis[ed];/*更新花费与流量*/
    	}
    	return  b[ed]!=-1;//返回bool值 

    然后,吗。。。再来个主函数(感觉好鸡肋得主函数):

    int  main()
    {
    	scanf("%d%d",&n,&m);
    	st=1;ed=n;
    	for(register  int  i=1;i<=m;i++)
    	{
    		int  x,y;
    		ll  z,k;
    		scanf("%d%d%lld%lld",&x,&y,&z,&k);
    		ins(x,y,z,k);
    	}
    	flow[st]=ll(999999999999999);/*初始化起点有无数的流量*/ 
    	while(spfa()==true);//一直到不存在路径为止。 
    	printf("%lld %lld",zans,cost);/*输出*/
    	return  0;
    }

    ZKW大佬优化后的ZKW牌费用流(祛风除湿止痛费用流哟,年轻人):

    大佬的方法就是找到多条增广路,用SPFA找到多条增广路(从终点开始计算(然而从起点开始好像也无所谓啦!但是,作者用自己的亲身试验证明,会慢!╯﹏╰,不知为什么))。

    如图:

    这张图,明显用MCMF要两次SPFA,但是,SPFA的特点是可以计算出所有点离起点有多远!所以,咱们可以用一次递归来找出所有最短路径。

    ZKW费用流的SPFA

    int  list[1100],head,tail;/*队列*/
    inline  bool  spfa()
    {
        memset(v,false,sizeof(v));v[ed]=true;/*判断是否进入队列*/
        memset(d,-1,sizeof(d));d[ed]=0;/*从终点到这里要多少费用*/
        head=1;tail=2;list[head]=ed;/*从终点出发*/
        while(head!=tail)
        {
            int  x=list[head];
            for(int  k=last[x];k;k=a[k].next)
            {
                if(a[a[k].other].c>0/*由于是倒着搜的,所以边也要反向边*/  &&  (a[a[k].other].k+d[x]<d[a[k].y]  ||  d[a[k].y]==-1))/*判断边是否可行并更新*/
                {
                    d[a[k].y]=a[a[k].other].k+d[x];/*更新*/
                    int  y=a[k].y;
                    if(v[y]==false)
                    {
                        v[y]=true;
                        list[tail]=y;
                        tail++;
                        if(tail==n+1)tail=1;/*这里可以用SLF优化*/
                    }
                }
            }
            head++;
            if(head==n+1)head=1;
            v[x]=false;
        }
        return  d[st]!=-1;/*返回bool值*/
    }
    inline  ll  mymin(ll  x,ll  y){return  x<y?x:y;}/*找最小值*/
    long  long  find(int  x,ll  f)
    {
        v[x]=true;
        if(x==ed)return  f;
        ll  ans=0,t=0;
        for(int  k=last[x];k;k=a[k].next)
        {
            int  y=a[k].y;
            if(v[y]==false/*这个点在这条路径没走过才可以走,否则。。。Balabala*/  &&  a[k].c>0  &&  d[x]-a[k].k==d[y]/*类似分层的操作*/  &&  ans<f)
            {
                ans+=t=find(y,mymin(a[k].c,f-ans));/*是不是很眼熟?*/
                a[k].c-=t;a[a[k].other].c+=t;cost+=t*a[k].k;
            }
        }
        return  ans;/*妥妥的像最大流*/
    }

    牛逼的!主函数:

    int  main()
    {
        scanf("%d%d",&n,&m);
        st=1;ed=n;
        for(int  i=1;i<=m;i++)
        {
            int  x,y;
            ll  z,l;
            scanf("%d%d%lld%lld",&x,&y,&z,&l);
            ins(x,y,z,l);
        }
        ll  zans=0;
        while(spfa()==true)/*建图完成!*/
        {
            do
            {
                memset(v,false,sizeof(v));
                zans+=find(st,ll(999999999999999));/*多次查找,找出所有增光路哦*/
            }while(v[ed]==true);/*走不到终点,退出!*/
        }
        printf("%lld %lld",zans,cost);
        return  0;
    }

    然而。。。

    还可以更优!

    细心的同学可以发现了一个尴尬的情况:

    但是:

    于是,当找到t>0时,break;就可以了!

    inline  ll  mymin(ll  x,ll  y){return  x<y?x:y;}
    long  long  find(int  x,ll  f)
    {
        v[x]=true;
        if(x==ed)return  f;
        ll  ans=0,t=0;
        for(int  k=last[x];k;k=a[k].next)
        {
            int  y=a[k].y;
            if(v[y]==false  &&  a[k].c>0  &&  d[x]-a[k].k==d[y]  &&  ans<f)
            {
                ans+=t=find(y,mymin(a[k].c,f-ans));
                a[k].c-=t;a[a[k].other].c+=t;cost+=t*a[k].k;
                if(t!=0)break;
            }
        }
        return  ans;
    }

    但是,你又会发现,不断的break,多次递归,太慢了。

    于是,你可以将递归加个回溯,这就快多了:

    find函数:

    inline  ll  mymin(ll  x,ll  y){return  x<y?x:y;}/*找最小值*/
    long  long  find(int  x,ll  f)
    {
        v[x]=true;
        if(x==ed){v[x]=false;return  f;}
        ll  ans=0,t=0;
        for(int  k=last[x];k;k=a[k].next)
        {
            int  y=a[k].y;
            if(v[y]==false/*这个点没走过才可以走,否则更新边的流量是会Balabala*/  &&  a[k].c>0  &&  d[x]-a[k].k==d[y]/*类似分层的操作*/  &&  ans<f)
            {
                ans+=t=find(y,mymin(a[k].c,f-ans));/*是不是很眼熟?*/
                a[k].c-=t;a[a[k].other].c+=t;cost+=t*a[k].k;
            }
        }
        v[x]=false;/*回溯*/
        return  ans;/*妥妥的像最大流*/
    }
    

    主函数:

    int  main()
    {
        scanf("%d%d",&n,&m);
        st=1;ed=n;
        for(int  i=1;i<=m;i++)
        {
            int  x,y;
            ll  z,l;
            scanf("%d%d%lld%lld",&x,&y,&z,&l);
            ins(x,y,z,l);
        }
        ll  zans=0;
        while(spfa()==true)/*建图完成!*/
        {
            zans+=find(st,ll(999999999999999));/*开心,一次就够!*/
        }
        printf("%lld %lld",zans,cost);
        return  0;
    }

    最后,贴上整个代码,祝大家学会网络流:

    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    using  namespace  std;
    typedef  long  long  ll;
    struct  node
    {
        int  y,next,other;
        ll  c,k;
    }a[201000];int  last[1000],len;
    long  long  d[1100];
    bool  v[1100];
    int  n,m,st,ed;
    ll  cost=0;
    inline void  ins(int  x,int  y,ll  c,ll  k)
    {
        len++;
        a[len].y=y;a[len].c=c;a[len].k=k;
        a[len].next=last[x];last[x]=len;
        len++;
        a[len].y=x;a[len].c=0;a[len].k=-k;
        a[len].next=last[y];last[y]=len;
        a[len-1].other=len;
        a[len].other=len-1;
    }
    int  list[1100],head,tail;/*队列*/
    inline  bool  spfa()
    {
        memset(v,false,sizeof(v));v[ed]=true;/*判断是否进入队列*/
        memset(d,-1,sizeof(d));d[ed]=0;/*从终点到这里要多少费用*/
        head=1;tail=2;list[head]=ed;/*从终点出发*/
        while(head!=tail)
        {
            int  x=list[head];
            for(int  k=last[x];k;k=a[k].next)
            {
                if(a[a[k].other].c>0/*由于是倒着搜的,所以边也要反向边*/  &&  (a[a[k].other].k+d[x]<d[a[k].y]  ||  d[a[k].y]==-1))/*判断边是否可行并更新*/
                {
                    d[a[k].y]=a[a[k].other].k+d[x];/*更新*/
                    int  y=a[k].y;
                    if(v[y]==false)
                    {
                        v[y]=true;
                        list[tail]=y;
                        tail++;
                        if(tail==n+1)tail=1;
                    }
                }
            }
            head++;
            if(head==n+1)head=1;
            v[x]=false;
        }
        return  d[st]!=-1;/*返回bool值*/
    }
    inline  ll  mymin(ll  x,ll  y){return  x<y?x:y;}/*找最小值*/
    long  long  find(int  x,ll  f)
    {
        v[x]=true;
        if(x==ed){v[x]=false;return  f;}
        ll  ans=0,t=0;
        for(int  k=last[x];k;k=a[k].next)
        {
            int  y=a[k].y;
            if(v[y]==false/*这个点没走过才可以走,否则更新边的流量是会Balabala*/  &&  a[k].c>0  &&  d[x]-a[k].k==d[y]/*类似分层的操作*/  &&  ans<f)
            {
                ans+=t=find(y,mymin(a[k].c,f-ans));/*是不是很眼熟?*/
                a[k].c-=t;a[a[k].other].c+=t;cost+=t*a[k].k;
            }
        }
        v[x]=false;
        return  ans;/*妥妥的像最大流*/
    }
    int  main()
    {
        scanf("%d%d",&n,&m);
        st=1;ed=n;
        for(int  i=1;i<=m;i++)
        {
            int  x,y;
            ll  z,l;
            scanf("%d%d%lld%lld",&x,&y,&z,&l);
            ins(x,y,z,l);
        }
        ll  zans=0;
        while(spfa()==true)/*建图完成!*/
        {
            zans+=find(st,ll(999999999999999));/*多次查找,找出所有增光路哦*/
        }
        printf("%lld %lld",zans,cost);
        return  0;
    }

    最后,总结一下,稀疏图用MCMF会快(很暴力,我喜欢!),稠密图还是用ZKW费用流吧(多条的增光路哟,年轻人!)

    update:

    1. 倒着跑是优化,因为终点到起点是一条路,但是如果是起点出发,会有一些更短的但不是去向终点的路径

    (大佬表示:垃圾,没证明)(萌新表示:垃圾,看不懂!)(我:但是我可以秀图!)

    注:上面的图片侵权抱歉!

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