【CODEVS1227】方格取数2(费用流)

本文详细解析了一道关于最大费用最大流的经典算法问题。通过拆分节点的方式,巧妙地解决了每个点可以经过无数次但其价值只能计算一次的问题。文章还提供了完整的代码实现,并总结了几点重要的解题思路。

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题目描述

传送门

题解

每个点拆两个,可以看做入点和出点。从入点向出点需要连两条边,一条容量为1,费用为val,另一条容量为INF,费用为0;这里是为了表示每一个点可以经过无数次,但是val只可以取一次。
从超级源向(1,1)连一条边,容量为k,费用为0;从(n,n)向超级汇连一条边,容量为k,费用为0(其实这两条边建任意一条都可以)。来限制拿的次数k。
按照题目描述的关系建图,连的边为从出点到入点,容量为INF,费用为0,仅仅表示一种可以走的关系。
用最大费用最大流求解即可。

代码

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdio>
#include<queue>
using namespace std;

const int max_n=55;
const int max_N=max_n*max_n*2+5;
const int max_m=max_N*10;
const int max_e=max_m*2;
const int inf=1e9;

int n,k,N,cnt,val,x1,x2,y1,y2,maxflow,maxcost,sum;
int next[max_e],point[max_N],v[max_e],remain[max_e],c[max_e],tot;
int dis[max_N],last[max_N];
bool vis[max_N];
queue <int> q;

inline void addedge(int x,int y,int cap,int z){
    ++tot; next[tot]=point[x]; point[x]=tot; v[tot]=y; remain[tot]=cap; c[tot]=z;
    ++tot; next[tot]=point[y]; point[y]=tot; v[tot]=x; remain[tot]=0; c[tot]=-z;
}

inline int addflow(int s,int t){
    int ans=inf,now=t;
    while (now!=s){
        ans=min(ans,remain[last[now]]);
        now=v[last[now]^1];
    }

    now=t;
    while (now!=s){
        remain[last[now]]-=ans;
        remain[last[now]^1]+=ans;
        now=v[last[now]^1];
    }
    return ans;
}

inline bool bfs(int s,int t){
    memset(dis,128,sizeof(dis));
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    dis[s]=0;
    vis[s]=true;
    while (!q.empty()) q.pop();
    q.push(s);

    while (!q.empty()){
        int now=q.front(); q.pop();
        vis[now]=false;
        for (int i=point[now];i!=-1;i=next[i])
          if (dis[v[i]]<dis[now]+c[i]&&remain[i]){
            dis[v[i]]=dis[now]+c[i];
            last[v[i]]=i;
            if (!vis[v[i]]){
                vis[v[i]]=true;
                q.push(v[i]);
            }
          }
    }

    if (dis[t]<0) return false;
    int flow=addflow(s,t);
    maxflow+=flow;
    maxcost+=flow*dis[t];
    return true;
}

inline void major(int s,int t){
    maxflow=0; maxcost=0;
    while (bfs(s,t));
}

int main(){
    tot=-1;
    memset(next,-1,sizeof(next));
    memset(point,-1,sizeof(point));

    scanf("%d%d",&n,&k);
    N=n*n*2+2;
    for (int i=1;i<=n;++i)
      for (int j=1;j<=n;++j){
        scanf("%d",&val);
        cnt++;
        x1=cnt*2; x2=cnt*2+1;
        y1=(cnt+1)*2; y2=(cnt+n)*2;
        addedge(x1,x2,1,val);
        addedge(x1,x2,inf,0);
        if (j!=n)
            addedge(x2,y1,inf,0);
        if (i!=n)
            addedge(x2,y2,inf,0);
      }
    addedge(1,2,k,0);
    addedge(N-1,N,k,0);

    major(1,N);
    printf("%d\n",maxcost);
}

总结

①刚开始的思路想错了,受了做的上一道题的影响。上一道题的题目描述的是每个点只能经过一次,而这道题每个点可以经过无数次,值只能取一次而已。这就有很大的不同了。当时想到了(1,1)和(n,n)点的问题,但是忽略了全部的点都可以重复经过。利用题解中所描述的建图方法就可以完美解决这个问题。
②建图之后多思考一下能否解决问题,有没有纰漏。
③注意题目之间的不同点。

方格问题也可以使用网络流算法进行求解。以下是一个Python实现: ```python from collections import deque n = int(input()) grid = [] for i in range(n): row = list(map(int, input().split())) grid.append(row) # 计算每个格子的编号 id_map = [[0] * n for _ in range(n)] cnt = 0 for i in range(n): for j in range(n): id_map[i][j] = cnt cnt += 1 # 定义网络流图的源点、汇点,以及每个格子的容量 s = 2*n*n t = 2*n*n + 1 cap = [[0] * (2*n*n+2) for _ in range(2*n*n+2)] for i in range(n): for j in range(n): cap[s][id_map[i][j]] = 1 # 源点到每个格子的容量为1 cap[id_map[i][j]+n*n][t] = 1 # 每个格子到汇点的容量为1 if i > 0: # 上方格子向当前格子的容量为上方格子的值 cap[id_map[i-1][j]][id_map[i][j]+n*n] = grid[i][j] if j > 0: # 左方格子向当前格子的容量为左方格子的值 cap[id_map[i][j-1]][id_map[i][j]+n*n] = grid[i][j] # 使用BFS算法找到增广路径 def bfs(): queue = deque([s]) visited = [False] * (2*n*n+2) visited[s] = True parent = [-1] * (2*n*n+2) while queue: u = queue.popleft() for v in range(2*n*n+2): if not visited[v] and cap[u][v] > 0: visited[v] = True parent[v] = u queue.append(v) if v == t: # 找到增广路径 path = [] while v != s: path.append(v) v = parent[v] path.append(s) path.reverse() return path return None # 使用Ford-Fulkerson算法求最大 max_flow = 0 while True: path = bfs() if not path: break flow = float('inf') for i in range(len(path)-1): u, v = path[i], path[i+1] flow = min(flow, cap[u][v]) for i in range(len(path)-1): u, v = path[i], path[i+1] cap[u][v] -= flow cap[v][u] += flow max_flow += flow print(max_flow) ``` 这个算法将每个格子看做一个节点,将源点和汇点分别连接到每个格子。根据题目要求,每个格子只能向下或向右走,因此可以将每个格子拆成两个节点,一个表示向下走,一个表示向右走。这样就可以将问题转化为一个网络流问题。 具体来说,源点向每个格子的向下走节点连边,容量为1;每个格子的向右走节点向汇点连边,容量为1;每个格子的向下走节点向下方格子的向上走节点连边,容量为下方格子的值;每个格子的向右走节点向左方格子的向右走节点连边,容量为左方格子的值。 然后使用标准的Ford-Fulkerson算法求解最大,即可得到答案。
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