[Noi2008]志愿者招募(BZOJ1061)

本文介绍了一种使用最小费用最大流算法解决的志愿者招募问题。该问题的目标是在满足每日志愿者需求的同时,尽可能降低招募成本。文章详细阐述了如何将实际问题抽象成数学模型,并通过构建特殊图论模型来求解。

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相关链接:

http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=1061

题目大意:

申奥成功后,布布经过不懈努力,终于成为奥组委下属公司人力资源部门的主管。布布刚上任就遇到了一个难
题:为即将启动的奥运新项目招募一批短期志愿者。经过估算,这个项目需要N 天才能完成,其中第i 天至少需要
Ai 个人。 布布通过了解得知,一共有M 类志愿者可以招募。其中第i 类可以从第Si 天工作到第Ti 天,招募费用
是每人Ci 元。新官上任三把火,为了出色地完成自己的工作,布布希望用尽量少的费用招募足够的志愿者,但这
并不是他的特长!于是布布找到了你,希望你帮他设计一种最优的招募方案。

输入

  第一行包含两个整数N, M,表示完成项目的天数和可以招募的志愿者的种类。 接下来的一行中包含N 个非负
整数,表示每天至少需要的志愿者人数。 接下来的M 行中每行包含三个整数Si, Ti, Ci,含义如上文所述。为了
方便起见,我们可以认为每类志愿者的数量都是无限多的。

输出

  仅包含一个整数,表示你所设计的最优方案的总费用。

样例输入

3 3
2 3 4
1 2 2
2 3 5
3 3 2

样例输出

14

提示

1 ≤ N ≤ 1000,1 ≤ M ≤ 10000,题目中其他所涉及的数据均 不超过2^31-1。

个人感觉这是个神题,如果说真的在考场上遇到,估计就只有30~50分的暴力分,但是对于这个题我觉得最难的肯定不是代码的实现,最难的还是在题目中抽象出数学模型,


设雇佣第i类志愿者的人数为X[i],每个志愿者的费用为V[i],第j天雇佣的人数为P[j],则每天的雇佣人数应满足一个不等式,如上表所述,可以列出

P[1] = X[1] + X[2] >= 4

P[2] = X[1] + X[3] >= 2

P[3] = X[3] + X[4] +X[5] >= 5

P[4] = X[5] >= 3

对于第i个不等式,添加辅助变量Y[i] (Y[i]>=0) ,可以使其变为等式

P[1] = X[1] + X[2] - Y[1] = 4

P[2] = X[1] + X[3] - Y[2] = 2

P[3] = X[3] + X[4] +X[5] - Y[3] = 5

P[4] = X[5] - Y[4] = 3

在上述四个等式上下添加P[0]=0,P[5]=0,每次用下边的式子减去上边的式子,得出

① P[1] - P[0] = X[1] + X[2] - Y[1] = 4

② P[2] - P[1] = X[3] - X[2] -Y[2] +Y[1] = -2

③ P[3] - P[2] = X[4] + X[5] - X[1] - Y[3] + Y[2] =3

④ P[4] - P[3] = - X[3] - X[4] + Y[3] - Y[4] = -2

⑤ P[5] - P[4] = - X[5] + Y[4] = -3

观察发现,每个变量都在两个式子中出现了,而且一次为正,一次为负。所有等式右边和为0。接下来,根据上面五个等式构图。

  • 每个等式为图中一个顶点,添加源点S和汇点T。
  • 如果一个等式右边为非负整数c,从源点S向该等式对应的顶点连接一条容量为c,权值为0的有向边;如果一个等式右边为负整数c,从该等式对应的顶点向汇点T连接一条容量为c,权值为0的有向边。
  • 如果一个变量X[i]在第j个等式中出现为X[i],在第k个等式中出现为-X[i],从顶点j向顶点k连接一条容量为∞,权值为V[i]的有向边。
  • 如果一个变量Y[i]在第j个等式中出现为Y[i],在第k个等式中出现为-Y[i],从顶点j向顶点k连接一条容量为∞,权值为0的有向边。

构图以后,求从源点S到汇点T的最小费用最大流,费用值就是结果。

附代码:

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <algorithm>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <queue>
using namespace std;
const int MAXN=500;
const int INF=1684300900;
struct node
{
       int x,y,next,cost,op,d;
}e[MAXN*100];
int first[MAXN*100],pre[MAXN*100];
int n,m,tot,S,T,ans;
int a[MAXN*5],d[MAXN*5];
bool b[MAXN*5];
queue<int> q;
void Add(int x,int y,int c,int d)
{
     e[++tot].y=y;
     e[tot].x=x;
     e[tot].d=d;
     e[tot].cost=c;
     e[tot].op=tot+1;
     e[tot].next=first[x];
     first[x]=tot;
     e[++tot].y=x;
     e[tot].x=y;
     e[tot].d=0;
     e[tot].cost=-c;
     e[tot].op=tot-1;
     e[tot].next=first[y];
     first[y]=tot;
}
void Init()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for (int i=1;i<=n;++i)
        scanf("%d",&a[i]);
    for (int i=1;i<=m;++i)
    {
        int x,y,z;
        scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
        Add(x,y+1,z,INF);
    }
    S=0,T=n+2;
    for (int i=1;i<=n+1;++i)
    {
        int temp=a[i]-a[i-1];
        if (temp>0) Add(S,i,0,temp); else Add(i,T,0,-temp);
        if (i>1) Add(i,i-1,0,INF);
    }
}
void init()
{
   scanf("%d%d",&n,&m);
   for(int i=1;i<=n;i++)
   scanf("%d",&a[i]);
   for(int i=1;i<=m;i++)
   {
       int x,y,z;
       scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
       Add(x,y+1,z,INF);
   }
   S=0;
   T=n+2;
   for(int i=1;i<=n+1;i++)
   {
       int temp=a[i]-a[i-1];
       if(temp>0) Add(S,i,0,temp);
       else Add(i,T,0,-temp);
       if(i>1) Add(i,i-1,0,INF);
   }

}
bool SPFA()
{
     memset(b,0,sizeof(b));
     memset(d,100,sizeof(d));
     d[S]=0,b[S]=1,q.push(S),pre[S]=-1;
     while (!q.empty())
     {
           int u=q.front();
           b[u]=0,q.pop();
           for (int i=first[u];i;i=e[i].next)
               if (d[e[i].y]>d[u]+e[i].cost && e[i].d>0)
               {
                                            d[e[i].y]=d[u]+e[i].cost;
                                            pre[e[i].y]=i;
                                            if (!b[e[i].y])
                                            {
                                                           b[e[i].y]=1;
                                                           q.push(e[i].y);
                                            }
               }
     }
     return d[T]<INF;
}
void Find()
{
     int Min=INF;
     for (int i=pre[T];i!=-1;i=pre[e[i].x])
         Min=min(Min,e[i].d);
     for (int i=pre[T];i!=-1;i=pre[e[i].x])
     {
         e[i].d-=Min;
         e[e[i].op].d+=Min;
         ans+=Min*e[i].cost;
     }
}
int main()
{   init();
    while (SPFA()) Find();
    printf("%d\n",ans);

return 0;
}


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