poj2112 二分+网络流

本文介绍如何结合网络流算法与二分图匹配解决最小化最大路径的问题。通过预处理最短路径并使用二分搜索优化解的空间,构建网络流模型实现问题求解。

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3.5借助水流解决问题的网络流 

二分图匹配

一看到最小化最大值(或者最大化最小值),当然是二分搜索了。

先将两点间最短路预处理出来,可以简单warshall_floyd搞定。

接着构建网络流,从s到牛引一条容量1的边,从挤奶机到t引一条容量M的边,

然后对最大路径二分,在二分图匹配建图的时候,牛到挤奶机间距离大于limit的边忽略掉。二分判断条件是,最大流的流量是否等于牛量(南方人你能分明白不),因为题目明确表示至少有一个解使得所有牛都有挤奶机可用。

于是把 POJ 2987 Firing的dinic最大流拖过来就行了。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
 
using namespace std;
 
////////////////////////最大流开始//////////////////////////////////////
typedef int cap_type;
#define MAX_V 200 + 30 + 16
 
// 用于表示边的结构体(终点、容量、反向边)
struct edge
{
	int to, rev;
	cap_type cap;
 
	edge(int to, cap_type cap, int rev) : to(to), cap(cap), rev(rev)
	{}
};
 
vector <edge> G[MAX_V];   // 图的邻接表表示
int level[MAX_V];      // 顶点到源点的距离标号
int iter[MAX_V];       // 当前弧,在其之前的边已经没有用了
 
// 向图中加入一条从from到to的容量为cap的边
void add_edge(int from, int to, int cap)
{
	G[from].push_back(edge(to, cap, G[to].size()));
	G[to].push_back(edge(from, 0, G[from].size() - 1));
}
 
// 通过BFS计算从源点出发的距离标号
void bfs(int s)
{
	memset(level, -1, sizeof(level));
	queue<int> que;
	level[s] = 0;
	que.push(s);
	while (!que.empty())
	{
		int v = que.front();
		que.pop();
		for (int i = 0; i < G[v].size(); ++i)
		{
			edge &e = G[v][i];
			if (e.cap > 0 && level[e.to] < 0)
			{
				level[e.to] = level[v] + 1;
				que.push(e.to);
			}
		}
	}
}
 
// 通过DFS寻找增广路
cap_type dfs(int v, int t, cap_type f)
{
	if (v == t)
	{
		return f;
	}
	for (int &i = iter[v]; i < G[v].size(); ++i)
	{
		edge &e = G[v][i];
		if (e.cap > 0 && level[v] < level[e.to])
		{
			cap_type d = dfs(e.to, t, min(f, e.cap));
			if (d > 0)
			{
				e.cap -= d;
				G[e.to][e.rev].cap += d;
				return d;
			}
		}
	}
 
	return 0;
}
 
// 求解从s到t的最大流
cap_type max_flow(int s, int t)
{
	cap_type flow = 0;
	for (;;)
	{
		bfs(s);
		if (level[t] < 0)
		{
			return flow;
		}
		memset(iter, 0, sizeof(iter));
		cap_type f;
		while ((f = dfs(s, t, 0x3f3f3f3f3f3f3f3f)) > 0)
		{
			flow += f;
		}
	}
}
 
///////////////////////////////最大流结束/////////////////////////////////////
#define INF 0x3f3f3f3f
int K, C, M, V;
int graph[MAX_V][MAX_V];
 
bool check(int limit)
{
	int s = V, t = V + 1;
	for (int i = 0; i < V + 2; i++)
	{
		G[i].clear();
	}
	for (int i = 0; i < K; i++)
	{
		add_edge(i, t, M);
	}
	for (int i = K; i < V; i++)
	{
		add_edge(s, i, 1);
	}
	for (int i = 0; i < K; i++)
	{
		for (int j = K; j < V; j++)
		{
			if (graph[i][j] <= limit)
			{
				add_edge(j, i, 1);
			}
		}
	}
	return max_flow(s, t) == C;
}
 
int solve()
{
	// 图预处理,warshall_floyd最小化两点距离
	for (int k = 0; k < V; ++k)
		for (int i = 0; i < V; ++i)
			for (int j = 0; j < V; ++j)
			{
				graph[i][j] = min(graph[i][j], graph[i][k] + graph[k][j]);
			}
	// 二分搜索
	int lb = 0, ub = 200 * V;
	while (ub - lb > 1)
	{
		int mid = (ub + lb) >> 1;
		(check(mid) ? ub : lb) = mid;
	}
	return ub;
}
 
///////////////////////////SubMain//////////////////////////////////
int main(int argc, char *argv[])
{
#ifndef ONLINE_JUDGE
	freopen("in.txt", "r", stdin);
	freopen("out.txt", "w", stdout);
#endif
	scanf("%d%d%d", &K, &C, &M);
	V = K + C;
	for (int i = 0; i < K + C; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < K + C; ++j)
		{
			int d;
			scanf("%d", &d);
			graph[i][j] = d ? d : INF;
		}
	}
	printf("%d\n", solve());
#ifndef ONLINE_JUDGE
	fclose(stdin);
	fclose(stdout);
	system("out.txt");
#endif
	return 0;
}
///////////////////////////End Sub//////////////////////////////////

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