[题解]bzoj3130(SDOI2013)费用流

本文探讨了一种特殊情况下最大流问题的求解方法,通过Alice和Bob之间的博弈策略来确定最大流值及总费用,涉及最大流算法及其优化。

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Description

 Alice和Bob在图论课程上学习了最大流和最小费用最大流的相关知识。
    最大流问题:给定一张有向图表示运输网络,一个源点S和一个汇点T,每条边都有最大流量。一个合法的网络流方案必须满足:(1)每条边的实际流量都不超过其最大流量且非负;(2)除了源点S和汇点T之外,对于其余所有点,都满足该点总流入流量等于该点总流出流量;而S点的净流出流量等于T点的净流入流量,这个值也即该网络流方案的总运输量。最大流问题就是对于给定的运输网络,求总运输量最大的网络流方案。


  上图表示了一个最大流问题。对于每条边,右边的数代表该边的最大流量,左边的数代表在最优解中,该边的实际流量。需要注意到,一个最大流问题的解可能不是唯一的。    对于一张给定的运输网络,Alice先确定一个最大流,如果有多种解,Alice可以任选一种;之后Bob在每条边上分配单位花费(单位花费必须是非负实数),要求所有边的单位花费之和等于P。总费用等于每一条边的实际流量乘以该边的单位花费。需要注意到,Bob在分配单位花费之前,已经知道Alice所给出的最大流方案。现茌Alice希望总费用尽量小,而Bob希望总费用尽量大。我们想知道,如果两个人都执行最优策略,最大流的值和总费用分别为多少。

Input

    第一行三个整数N,M,P。N表示给定运输网络中节点的数量,M表示有向边的数量,P的含义见问题描述部分。为了简化问题,我们假设源点S是点1,汇点T是点N。
    接下来M行,每行三个整数A,B,C,表示有一条从点A到点B的有向边,其最大流量是C。

Output

第一行一个整数,表示最大流的值。
第二行一个实数,表示总费用。建议选手输出四位以上小数。

Sample Input

3 2 1
1 2 10
2 3 15

Sample Output

10
10.0000

HINT

【样例说明】

    对于Alice,最大流的方案是固定的。两条边的实际流量都为10。

    对于Bob,给第一条边分配0.5的费用,第二条边分配0.5的费用。总费用

为:10*0.5+10*0.5=10。可以证明不存在总费用更大的分配方案。

【数据规模和约定】

    对于20%的测试数据:所有有向边的最大流量都是1。

    对于100%的测试数据:N < = 100,M < = 1000。

    对于l00%的测试数据:所有点的编号在I..N范围内。1 < = 每条边的最大流

量 < = 50000。1 < = P < = 10。给定运输网络中不会有起点和终点相同的边。


Solution

        这一题乍一看没法做,但是仔细一想,发现一个极其重要的事情:Bob不管怎么分配单位费用,最优的方案肯定是全部放在一起。放在哪呢?肯定是放在实际流量最大的边上啊!所以对于Alice,要做的就是在最大流的情况下,使流量最大的边流量尽可能小,所以二分答案,每次对于当前答案暴力重新加一次边,边权大于当前答案的要变成当前答案。注意网络流还得跑小数,精度开到1e-6应该够了。

代码:

#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;

const int maxn=110,maxm=1010;
const double eps=1e-6,oo=0x7fffffff;
struct edge{
	int to,next,same;
	double size;
}e[maxm<<1];
int n,m,p,num=0,head[maxn],que[maxn],dep[maxn],cur[maxn],a[maxm],b[maxm],c[maxm];
double maxx;

void adde(int u,int v,double w){
	e[++num].to=v;e[num].size=w;
	e[num].next=head[u];head[u]=num;
}
void add(int u,int v,double w){
	adde(u,v,w);e[num].same=num+1;
	adde(v,u,0);e[num].same=num-1;
}
bool bfs(){
	memset(que,0,sizeof que);
	memset(dep,0,sizeof dep);
	int h=0,t=1;
	dep[que[t]=1]=1;
	while(h<t){
		int x=que[++h];
		for(int i=head[x];i;i=e[i].next){
			if(!dep[e[i].to]&&e[i].size>eps){
				dep[e[i].to]=dep[x]+1;
				que[++t]=e[i].to;
				if(e[i].to==n)return true;
			}
		}
	}
	return false;
}
double dfs(int x,double flow){
	if(x==n||flow<=eps)return flow;
	double temp;
	for(int &i=cur[x];i;i=e[i].next){
		if(dep[e[i].to]==dep[x]+1&&(temp=dfs(e[i].to,min(flow,e[i].size)))>eps){
			e[i].size-=temp;
			e[e[i].same].size+=temp;
			return temp;
		}
	}
	return 0;
}
double Dinic(double ans){
	memset(e,0,sizeof e);
	memset(head,0,sizeof head);
	num=0;
	for(int i=1;i<=m;i++){
		add(a[i],b[i],min((double)c[i],ans));
	}
	double maxflow=0,flow;
	while(bfs()){
		memcpy(cur,head,sizeof head);
		while((flow=dfs(1,oo))>eps){
			maxflow+=flow;
		}
	}
	return maxflow;
}
double binary(double l,double r){
	double mid;
	while(r-l>eps){
		mid=(l+r)/2;
		if(fabs(maxx-Dinic(mid))<eps)r=mid;
		else l=mid;
	}
	return l;
}

int main(){
	scanf("%d%d%d",&n,&m,&p);
	double r=0;
	for(int i=1;i<=m;i++){
		scanf("%d%d%d",&a[i],&b[i],&c[i]);
		r=max((double)c[i],r);
	}
	printf("%.0lf\n",maxx=Dinic(oo));
	printf("%.4lf\n",binary(0,r)*p);
	return 0;
}


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