2021——网络流初步

首先是一些概念,容量,流量,饱和弧,非饱和弧,零弧,非零弧,增广路,残量,残量网络

1.Edmonds—Karp算法

这个方法的时间复杂度比较差 为O(VE^{2})

一直bfs找增广路,直到找不到算法结束,每次找到后,修改正向边和反向边的边权即可

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,s,t;
const int inf=pow(2,31)-1;
const int maxm=5e3+3;
const int maxn=205;
vector <int> G[maxn];
long long ans,flow;
long long dis[maxn][maxn];
int pre[maxn];
void bfs()
{
	queue <int> q;
	q.push(s);
	flow=inf;
	while(!q.empty())
	{
		int u=q.front();
		q.pop();
		for(int k=0;k<G[u].size();k++)
		{
			int to=G[u][k];
			if(pre[to]==-1 && dis[u][to]>0)
			{
				pre[to]=u;
				flow=min(flow,dis[u][to]);
				if(to==t) break;
				q.push(to);
			}
		}
	}
}
void EK()
{
	while(1)
	{
		memset(pre,-1,sizeof(pre));
		bfs();
		if(pre[t]==-1) break;
		for(int i=t;i!=s;i=pre[i]) 
			dis[i][pre[i]]+=flow,dis[pre[i]][i]-=flow;
		ans+=flow;
	}
}
int main()
{
	freopen("a.in","r",stdin);
	freopen("a.out","w",stdout);
	scanf("%d%d%d%d",&n,&m,&s,&t);
	int x,y,z;
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
		G[x].push_back(y);
		G[y].push_back(x);
		dis[x][y]+=z;
	}
	EK();
	printf("%lld\n",ans);
	return 0;
}

//这个EK再洛谷p3376上会T两个点

2.Dinic算法

首先通过bfs分层,然后用dfs多路同时增广

时间复杂度 O(V^{2}E)

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,s,t;
const long long inf=1e18;
const int maxm=1e4+3;
const int maxn=205;
struct edge
{
	int to,nxt;
	long long v;
}e[maxm<<1];
long long ans,dis[maxn];
int head[maxn],cnt=1;
void add(int x,int y,int z)
{
	e[++cnt].to=y;
	e[cnt].nxt=head[x];
	e[cnt].v=z;
	head[x]=cnt;
}
bool bfs()
{
	memset(dis,-1,sizeof(dis)); 
	queue <int> q;
	q.push(s);
	dis[s]=0;
	while(!q.empty())
	{
		int u=q.front();
		q.pop();
		for(int i=head[u];i;i=e[i].nxt)
		{
			int to=e[i].to;
			if(dis[to]==-1 && e[i].v>0)
			{
				dis[to]=dis[u]+1;
				q.push(to);
			}
		}
	}
	return (dis[t]!=-1);
}
long long dfs(int x,long long flow)
{
	if(x==t) return flow;
	long long res=0;
	for(int i=head[x];i;i=e[i].nxt)
	{
		int to=e[i].to;
		if(e[i].v>0 && dis[to]==dis[x]+1)
		{
			long long tmp=dfs(to,min(flow,e[i].v));
			flow-=tmp; e[i].v-=tmp;
			res+=tmp; e[i^1].v+=tmp;
			//if(!flow) break;
		}
	}
	if(!res) dis[x]=-1;
	return res;
}
void dinic()
{
	while(bfs())
	{
		ans+=dfs(s,inf);
	}
}
int main()
{
	freopen("a.in","r",stdin);
	freopen("a.out","w",stdout);
	scanf("%d%d%d%d",&n,&m,&s,&t);
	int x,y;
	long long z;
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		scanf("%d%d%lld",&x,&y,&z);
		add(x,y,z);
		add(y,x,0);
	}
	dinic();
	printf("%lld\n",ans);
	return 0;
}

写反向边 (^1) 的时候,cnt一定要从1开始啊,查了好长时间!!!

3.最大流最小割定理

就是最大流=最小割,建模时常用

4.dfs求割集

先用dinic求出最大流,然后dfs遍历剩余网络中所有被遍历的点存在集合S中即可

5.最小费用最大流

用spfa来找增广路增广,spfa的距离就是费用

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,s,t;
const int maxn=5e3+5;
const int inf=pow(2,31)-1;
const int maxm=5e4+5;
struct edge
{
	int u,to,nxt,v,w;
}e[maxm<<1];
int head[maxn],cnt=1;
void add(int x,int y,int a,int b)
{
	e[++cnt].nxt=head[x];
	e[cnt].to=y;
	e[cnt].u=x;
	e[cnt].v=a;
	e[cnt].w=b;
	head[x]=cnt;
}
int vis[maxn],dis[maxn],pre[maxn];
bool spfa()
{
	memset(vis,0,sizeof(vis));
	memset(dis,0x3f,sizeof(dis));
	memset(pre,-1,sizeof(pre));
	dis[s]=0;
	queue <int> q;
	q.push(s);
	vis[s]=1;
	while(!q.empty())
	{
		int u=q.front();
		q.pop();
		vis[u]=0;
		for(int i=head[u];i!=-1;i=e[i].nxt)
		{
			if(!e[i].v) continue;
			int to=e[i].to;
			if(dis[u]+e[i].w<dis[to])
			{
				dis[to]=dis[u]+e[i].w;
				pre[to]=i;
				if(!vis[to])
				{
					q.push(to);
					vis[to]=1;
				}
			}
		}
	}
	return (pre[t]!=-1);
}
void mcmf()
{
	int ans=0,res=0;
	while(spfa())
	{
		int flow=inf;
		for(int i=t;i!=s;i=e[pre[i]^1].to)
			flow=min(flow,e[pre[i]].v);
		for(int i=t;i!=s;i=e[pre[i]^1].to)
		{
			e[pre[i]].v-=flow;
			e[pre[i]^1].v+=flow;
			res+=e[pre[i]].w*flow;
		}
		ans+=flow;
	}
	printf("%d %d\n",ans,res);
}
int main()
{
	freopen("a.in","r",stdin);
	freopen("a.out","w",stdout);
	scanf("%d%d%d%d",&n,&m,&s,&t);
	int x,y,z,w;
	memset(head,-1,sizeof(head));
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		scanf("%d%d%d%d",&x,&y,&z,&w);
		add(x,y,z,w); add(y,x,0,-w);
	}
	mcmf();
	return 0;
}

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