最大流与最小费用最大流简略版)

1.最大流

由源点$s$到汇点$t$的最大流量。
图的最大流$\le$将图进行割边的流量(任意割)

证明最大流等于最小割:

简略版)
对于一张图网络，假设开始是一个连通图且源点$s$和汇点$t$都在一个集合里，设图网络的最大流为$F$，那么$F$等于从源点$s$流出的流量(假设源点有无限的流量)且$F$等于从汇点$t$流入的流量，当对连通图进行割边后集合会被分成两个集合，源点与汇点分别在两个集合中，此时源点流出的流量等于汇点流入的流量等于割边的流量。即图网络的最大流等于最小割。

思想

发现每次从$s$到$t$进行对残量网络的一条路径减去路径的最小值，当沿残量网络无法到达$t$时，即构造出了割边。复杂度为$O(n^{2}m)$，但实际远远达到不了这里。

代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
using ll = long long ;
const int N = 5e3+10 ;
ll e[N<<1],ne[N<<1],w[N<<1],h[N<<1],k;
void add(int a,int b,int c){
    e[++k]=b,ne[k]=h[a],w[k]=c,h[a]=k;
}
ll dep[N];
bool bfs(int s,int t){
    memset(dep,0,sizeof dep);
    dep[s]=1;
    queue<int>q;
    q.push(s);
    while(!q.empty()){
        int t=q.front();q.pop();
        for(int i=h[t];i;i=ne[i]){
            int j=e[i];
            if(w[i] and !dep[j]){
                dep[j]=dep[t]+1;
                q.push(j);
            }
        }
    }
    return dep[t];
}
ll dfs(int s,int t,ll in){
    if(s==t)return in;
    ll out=0;
    for(int i=h[s];i;i=ne[i]){
        int j=e[i];
        if(w[i] and dep[j]==dep[s]+1){
            ll x=dfs(j,t,min(in,w[i]));
            w[i]-=x;
            w[i^1]+=x;
            out+=x;
            in-=x;
        }
    }
    if(out==0)dep[s]=0;
    return out;
}
ll dinic(int s,int t){
    ll ans=0;
    while(bfs(s,t))ans+=dfs(s,t,1e18);
    return ans;
}
template<class Tp=int>
Tp read(){
    char ch=getchar();bool f=1;Tp x=0;
    while(!isdigit(ch)){
        if(ch=='-')f=false;
        ch=getchar();
    }
    while(isdigit(ch)){
        x=(x<<3)+(x<<1)+(ch^48);
        ch=getchar();
    }
    return f?x:-x;
}
template<class Tp=int>
void print(Tp n){
    if(n>9)print(n/10);
    putchar(n%10|'0');
}
int main()
{
    k=1;
    ios::sync_with_stdio(false);
    int n,m,s,t;
    n=read(),m=read(),s=read(),t=read();
    for(int i=0,a,b,c;i<m;i++){
        a=read(),b=read(),c=read();
        add(a,b,c);
        add(b,a,0);
    }
    print<ll>(dinic(s,t));
}

2.最小费用最大流

很明显是在最小费用的基础上求最大流。

思想

每次使用dijskra或spfa以单位费用最小找到从$s$到$t$的最小费用路径，和构造最大流一样构造割边即可，复杂度为$O(mnlo{g}_{2}n)$$O(n^{2}m)$

代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
using ll = long long ;
const int N = 5e4+10 ;
const ll inf = 1e10 ;
ll e[N<<1],ne[N<<1],h[N<<1],w[N<<1],c[N<<1];
int k=1;
void add(int a,int b,int c,int d){
    e[++k]=b,ne[k]=h[a],h[a]=k;
    w[k]=c,::c[k]=d;
}
ll dis[N];
bool vis[N];
int dep[N];
ll flow[N];
int pre[N],last[N];
bool spfa(int s,int t){
    memset(dis,0x7f,sizeof dis);
    memset(flow,0x7f,sizeof flow);
    memset(pre,-1,sizeof pre);
    memset(vis,0,sizeof vis);
    queue<int>q;
    q.push(s);
    pre[s]=0;
    vis[s]=true;
    dis[s]=0;
    while(!q.empty()){
        int t=q.front();q.pop();
        vis[t]=false;
        for(int i=h[t];i;i=ne[i]){
            int j=e[i];
            if(w[i]&&dis[j]>dis[t]+c[i]){
                last[j]=i;
                dis[j]=dis[t]+c[i];
                pre[j]=t;
                flow[j]=min(flow[t],w[i]);
                if(!vis[j]){
                    q.push(j);
                    vis[j]=true;
                }
            }
        }
    }
    return pre[t]!=-1;
}
void dinic(int s,int t){
    ll F=0,D=0;
    while(spfa(s,t)){
        int x=t;
        F+=flow[t];
        D+=flow[t]*dis[t];
        while(x!=s){
            w[last[x]]-=flow[t];
            w[last[x]^1]+=flow[t];
            x=pre[x];
        }
    }
    cout<<F<<" "<<D;
}
int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    int n,m,s,t;
    cin>>n>>m>>s>>t;
    for(int i=0,u,v,w,c;i<m;i++){
        cin>>u>>v>>w>>c;
        add(u,v,w,c);
        add(v,u,0,-c);
    }
    dinic(s,t);
    return 0;
}