网络流算法主要用于解决给定一个容量网络和源点,汇点,求最大可通行流量的问题
增广路:源点到汇点的一条通路。
最大流问题其实就是不断找增广路的问题,我们不断找增广路,直到图中已经没有增广路的时候我们就找到了最大流,需要注意的是我们找到的增广路可能并不是最大流中的增广路,并且由于这一条增广路占用了一些边的容量,所以我们无法正确求得最大流,解决的办法就是给每条边加一个反向边,反向边的作用就相当于给了流量运输一次反悔的机会。
找增广路有许多的策略,较快的有EK算法和dinic当前弧优化算法
EK算法就是每次只找一条增广路,找完之后更新残量网络。
dinic当前弧优化算法则是每次找多条增广路,这多条增广路到源点的距离必定是一样的,并且更新残量网络的时候,那些已经榨干的路径直接删除,即cur[u],u所连接的边,如果已经榨干,则没必要跑第二遍,所以我们通过cur[u]数组来记录u点下次要从哪个有用边开始更新
EK算法
代码:
const int MAXN = 430;
const int MAX_INT = (1 << 30);
struct Edge{
int v, nxt, w;
};
struct Node{
int v, id;
};
int n, m, ecnt;
bool vis[MAXN];
int head[MAXN];
Node pre[MAXN];
Edge edge[MAXN];
void init(){
ecnt = 0;
memset(edge, 0, sizeof(edge));
memset(head, -1, sizeof(head));
}
void addEdge(int u, int v, int w){
edge[ecnt].v = v;
edge[ecnt].w = w;
edge[ecnt].nxt = head[u];
head[u] = ecnt++;
}
bool bfs(int s, int t){//01最短路,快速找增广路
queue <int> que;
memset(vis, 0, sizeof(vis));
memset(pre, -1, sizeof(pre));
pre[s].v = s;//pre数组,用于找增广路路径上的点和边,即从终点往回找
vis[s] = true;
que.push(s);
while(!que.empty()){
int u = que.front();
que.pop();
for(int i = head[u]; i + 1; i = edge[i].nxt){
int v = edge[i].v;
if(!vis[v] && edge[i].w){
pre[v].v = u;//记录v点的父节点是u
pre[v].id = i;//记录这条增光路v点连接的上一条边的编号是i
vis[v] = true;
if(v == t) return true;
que.push(v);
}
}
}
return false;
}
int EK(int s, int t){
int ans = 0;
while(bfs(s, t)){
int mi = MAX_INT;
for(int i = t; i != s; i = pre[i].v){//遍历增广路上每条边的残量,取最小值
mi = min(mi, edge[pre[i].id].w);
}
for(int i = t; i != s; i = pre[i].v){//增广路上每条边都减去最小残量,并且反向边加上最小残量,允许反悔
edge[pre[i].id].w -= mi;
edge[pre[i].id ^ 1].w += mi;
}
ans += mi;
}
return ans;
}
// 加边
addEdge(u, v, w);
addEdge(v, u, 0);
// 调用
int ans = EK(s, t);
dinic当前弧优化
代码:
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<queue>
using namespace std;
#define inf 0x3f3f3f3f
const int maxn=1e2+29,maxm=2e4+2000;
struct node{
int to,next,cap;
}edge[maxm];
int n,m,st,ed,cnt;
int dis[maxn];
int head[maxn],cur[maxn];
inline void add(int u,int v,int cap){
edge[cnt].next=head[u];
edge[cnt].to=v;
edge[cnt].cap=cap;
head[u]=cnt++;
}
bool bfs(){
memset(dis,-1,sizeof(dis));
queue<int>q;
q.push(st);
dis[st]=0;
int u,v;
while(!q.empty()){
u=q.front();
q.pop();
//cout<<123<<endl;
for(int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next){
v=edge[i].to;
if(dis[v]==-1&&edge[i].cap){
dis[v]=dis[u]+1;
q.push(v);
if(v==ed)return true;//抵达汇点即退出,因为同一个点只访问一次,一次bfs找出的增广路路径长度必定一样
}
}
}
return false;
}
int dfs(int u,int cap){
if(u==ed||cap==0){
return cap;
}
int res=0,f;//res可以理解为一个点的推送量
for(int &i=cur[u];i!=-1;i=edge[i].next){//cur[u]主要用于删除该点所连接的已榨干的边或通路
int v=edge[i].to;
if(dis[v]==dis[u]+1&&(f=dfs(v,min(cap-res,edge[i].cap)))){//f是源点到当前点的最小残量
edge[i].cap-=f;
edge[i^1].cap+=f;
res+=f;
if(res==cap)return cap;//如果这个点的推送量==该点的接收量,return
}
}
if(!res)dis[u]=-1;//如果推送量等于0,则该点没有可以扩展的增广路
return res;
}
void dinic(){
int ans=0;
while(bfs()){
for(int i=0;i<=n+1;i++)cur[i]=head[i];//当前弧优化
ans+=dfs(st,inf);
// break;
}
printf("%d\n",ans);
}
int main(){
int i,j,k,np,nc;
int x,y,z;
char ch;
while(scanf("%d%d%d%d",&n,&np,&nc,&m)!=EOF){
memset(head,-1,sizeof(head));
cnt=0;
for(i=0;i<m;i++){
scanf(" %c%d%c%d%c%d",&ch,&x,&ch,&y,&ch,&z);
add(x,y,z);add(y,x,0);
}
st=n,ed=n+1;
for(i=0;i<np;i++){
scanf(" %c%d%c%d",&ch,&x,&ch,&z);
add(st,x,z);add(x,st,0);
}
for(i=0;i<nc;i++){
scanf(" %c%d%c%d",&ch,&x,&ch,&z);
add(x,ed,z);add(ed,x,0);
}
dinic();
}
}