Destroying the bus stations【!最小割 && !费用流 && 搜索】

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HDU 2485


  网上的很多人都是去用网络流,费用流之类的去解决这类问题,但是呢,实际上他们都有各自的BUG,举例说一下吧。

对于最小割,我们无法处理的是对于某个点,它实际上是唯一需要删去的点,但是,由它产生的对于最小割的贡献的线路不唯一,也就是这个点会造成一条无向边(题目中原有的是有向边,但是制造回路之后会制造出无向边),于是是的答案偏大了。

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正解应该是1,直接删去的是7那个点就是可以的。

对于费用流,答案会偏小,为什么,我们每次都去选择的是此时我们找到的最小费用是不是为“≤K”的,如果是,那么答案就"ans++",但是呢,假如这条链上存在的两个点都是必须要删除的点呢?

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如果费用流,会直接走1-2-9-10,但是2和9都是必须要删掉的点呢!

但是我们还是来讲讲那些个最小割与费用流思路的部分正确原因——“部分分”


最小割

  我们先正向跑一遍最短路,然后从N终点反向跑一遍最短路,这时候我们就可以判断某一条边是不是“必要边”,那么怎么办呢?如果(存在u->v这条边的时候)从起点到u和从终点到v的距离之和+1 ≤ K,那么这条边就是必要边。然后去拆点跑最小割,看看有多少个点必要删除的。(这里也没有什么矛盾啊,毕竟是必要删除,而不是最少的必要删除,所以答案偏大。)

Code:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <string>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <limits>
#include <vector>
#include <stack>
#include <queue>
#include <set>
#include <map>
#define lowbit(x) ( x&( -x) )
#define pi 3.141592653589793
#define e 2.718281828459045
#define INF 0x3f3f3f3f
#define efs 1e-7
#define HalF (l + r)>>1
#define lsn rt<<1
#define rsn rt<<1|1
#define Lson lsn, l, mid
#define Rson rsn, mid+1, r
#define QL Lson, ql, qr
#define QR Rson, ql, qr
#define myself rt, l, r
#define MP(a, b) make_pair(a, b)
using namespace std;
typedef unsigned long long ull;
typedef unsigned int uit;
typedef long long ll;
const int maxN = 107, maxE = 1e4 + 7;
int N, M, K, tot;
struct Path
{
    int head[maxN], cnt, nex[maxE], to[maxE], S, T;
    queue<int> Q;
    int dis[maxN];
    bool inque[maxN];
    inline void init()
    {
        cnt = 0;
        for(int i=1; i<=N; i++) head[i] = -1;
        for(int i=1; i<=N; i++) dis[i] = 0;
        while(!Q.empty()) Q.pop();
    }
    inline void addEddge(int u, int v)
    {
        nex[cnt] = head[u]; to[cnt] = v; ;
        head[u] = cnt++;
    }
    inline void _add(int u, int v) { addEddge(u, v); addEddge(v, u); }
    inline void spfa()
    {
        for(int i=1; i<=N; i++) dis[i] = INF;
        dis[S] = 0; inque[S] = true; Q.push(S);
        while(!Q.empty())
        {
            int u = Q.front(); Q.pop(); inque[u] = false;
            for(int i=head[u], v; ~i; i=nex[i])
            {
                v = to[i];
                if(dis[v] > dis[u] + 1)
                {
                    dis[v] = dis[u] + 1;
                    if(!inque[v])
                    {
                        inque[v] = true;
                        Q.push(v);
                    }
                }
            }
        }
    }
}edge[2];
struct Graph
{
    int head[maxN], cur[maxN], cnt, nex[maxE], to[maxE], flow[maxE];
    inline void addEddge(int u, int v, int f)
    {
        nex[cnt] = head[u]; to[cnt] = v; flow[cnt] = f;
        head[u] = cnt++;
    }
    inline void _add(int u, int v, int f) { addEddge(u, v, f); addEddge(v, u, 0); }
    int S, T;
    int deep[maxN];
    inline bool bfs()
    {
        queue<int> Q;
        for(int i=0; i<=tot; i++) deep[i] = 0;
        deep[S] = 1; Q.push(S);
        while(!Q.empty())
        {
            int u = Q.front(); Q.pop();
            for(int i=head[u], v, f; ~i; i=nex[i])
            {
                v = to[i]; f = flow[i];
                if(f && !deep[v])
                {
                    deep[v] = deep[u] + 1;
                    Q.push(v);
                }
            }
        }
        return deep[T];
    }
    int dfs(int u, int FLOW)
    {
        if(u == T) return FLOW;
        for(int &i=cur[u], v, f; ~i; i=nex[i])
        {
            v = to[i]; f = flow[i];
            if(deep[v] == deep[u] + 1 && f)
            {
                int di = dfs(v, min(FLOW, f));
                if(di)
                {
                    flow[i] -= di;
                    flow[i^1] += di;
                    return di;
                }
            }
        }
        return 0;
    }
    int Dinic()
    {
        int ans = 0, tmp;
        while(bfs())
        {
            for(int i=1; i<=tot; i++) cur[i] = head[i];
            while((tmp = dfs(S, INF))) ans += tmp;
        }
        return ans;
    }
    inline void init()
    {
        cnt = 0; S = N + 1; T = N;
        for(int i=1; i<=tot; i++) head[i] = -1;
        for(int i=1; i<=N; i++) _add(i, i + N, 1);
    }
}E;
inline void init()
{
    tot = N << 1;
    E.init();
    edge[0].init(); edge[1].init();
    edge[0].S = 1; edge[1].S = N;
}
int main()
{
    while(scanf("%d%d%d", &N, &M, &K) && (N | M | K))
    {
        init();
        for(int i=1, u, v; i<=M; i++)
        {
            scanf("%d%d", &u, &v);
            edge[0].addEddge(u, v);
            edge[1].addEddge(v, u);
        }
        edge[0].spfa(); edge[1].spfa();
        for(int u=1; u<=N; u++)
        {
            for(int i=edge[0].head[u], v; ~i; i=edge[0].nex[i])
            {
                v = edge[0].to[i];
                if(edge[0].dis[u] + edge[1].dis[v] + 1 > K) continue;
                E._add(u + N, v, 1);
            }
        }
        printf("%d\n", E.Dinic());
    }
    return 0;
}

费用流

  这时候,我们该去考虑最小费用了,我们知道费用流的做法是每次找到一条最短的有流的路径,然后去把这条路径的费用去给加上去,那么,我们是不是要删除到直到没有可以跑进K距离的时候就是完成删边的时候呢?是的,但是我们实际上是不确保需要删除的链上是否存在个多个必删的点。

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <string>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <limits>
#include <vector>
#include <stack>
#include <queue>
#include <set>
#include <map>
#define lowbit(x) ( x&( -x) )
#define pi 3.141592653589793
#define e 2.718281828459045
#define INF 0x3f3f3f3f
#define efs 1e-7
#define HalF (l + r)>>1
#define lsn rt<<1
#define rsn rt<<1|1
#define Lson lsn, l, mid
#define Rson rsn, mid+1, r
#define QL Lson, ql, qr
#define QR Rson, ql, qr
#define myself rt, l, r
#define MP(a, b) make_pair(a, b)
using namespace std;
typedef unsigned long long ull;
typedef unsigned int uit;
typedef long long ll;
const int maxN = 107, maxE = 1e4 + 7;
int N, M, K, tot;
struct Graph
{
    int head[maxN], cur[maxN], cnt, nex[maxE], to[maxE], UU[maxE], flow[maxE], cost[maxE];
    inline void addEddge(int u, int v, int f, int c)
    {
        nex[cnt] = head[u]; to[cnt] = v; flow[cnt] = f; cost[cnt] = c; UU[cnt] = u;
        head[u] = cnt++;
    }
    inline void _add(int u, int v, int f, int c) { addEddge(u, v, f, c); addEddge(v, u, 0, -c); }
    int S, T;
    int pre_P[maxN], pre_E[maxN], h[maxN], dist[maxN];
    struct node
    {
        int id, val;
        node(int a=0, int b=0):id(a), val(b) {}
        friend bool operator < (node e1, node e2) { return e1.val > e2.val; }
    };
    priority_queue<node> Q;
    inline int MaxFlow_MinCost(int Flow)
    {
        int ans = 0;
        for(int i=1; i<=tot; i++) h[i] = 0;
        while(Flow)
        {
            while(!Q.empty()) Q.pop();
            for(int i=1; i<=tot; i++) dist[i] = INF;
            dist[S] = 0; Q.push(node(S, 0));
            while(!Q.empty())
            {
                node now = Q.top(); Q.pop();
                int u = now.id;
                if(dist[u] < now.val) continue;
                for(int i=head[u], v, f, c; ~i; i=nex[i])
                {
                    v = to[i]; f = flow[i]; c = cost[i];
                    if(f && dist[v] > dist[u] + c + h[u] - h[v])
                    {
                        dist[v] = dist[u] + c + h[u] - h[v];
                        pre_P[v] = u; pre_E[v] = i;
                        Q.push(node(v, dist[v]));
                    }
                }
            }
            if(dist[T] >= INF) break;
            for(int i=1; i<=tot; i++) h[i] += dist[i];
            int Capa = Flow;
            for(int u=T; u != S; u=pre_P[u]) Capa = min(Capa, flow[pre_E[u]]);
            Flow -= Capa;
            if(Capa * h[T] > K) break;
            ans++;
            for(int u=T; u != S; u=pre_P[u])
            {
                flow[pre_E[u]] -= Capa;
                flow[pre_E[u] ^ 1] += Capa;
            }
        }
        return ans;
    }
    inline void init()
    {
        cnt = 0; S = 1; T = N << 1;
        for(int i=1; i<=tot; i++) head[i] = -1;
        for(int i=1; i<=N; i++)
        {
            if(i == 1 || i == N) _add(i, i + N, INF, 0);
            else _add(i, i + N, 1, 0);
        }
    }
}E;
inline void init()
{
    tot = N << 1;
    E.init();
}
int main()
{
    while(scanf("%d%d%d", &N, &M, &K) && (N | M | K))
    {
        init();
        for(int i=1, u, v; i<=M; i++)
        {
            scanf("%d%d", &u, &v);
            E._add(u + N, v, 1, 1);
        }
        printf("%d\n", E.MaxFlow_MinCost(INF));
    }
    return 0;
}

搜索

  这时候我们可以直接去枚举答案,因为只有N个点,所以呢最多也就是删除N-2个点(起点和终点是稳定不能删除的点)。

  然后,我们去枚举答案,如果不删就可以完成,如果删一个点就可以完成……以此类推。

  这时候就是真暴力了,看需要删除几个点,然后呢,我们去寻找这样的从起点到终点的链(距离≤K),去枚举删除链的哪个点会使得答案尽可能有解呢?然后每次的搜索都是去搜索一条链,这里用了SPFA,搜到了N,并且距离≤K的时候就是直接返回了。

  然后,若是查到了答案就是直接返回了。

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <string>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <limits>
#include <vector>
#include <stack>
#include <queue>
#include <set>
#include <map>
#define lowbit(x) ( x&( -x) )
#define pi 3.141592653589793
#define e 2.718281828459045
#define INF 0x3f3f3f3f
#define efs 1e-7
#define HalF (l + r)>>1
#define lsn rt<<1
#define rsn rt<<1|1
#define Lson lsn, l, mid
#define Rson rsn, mid+1, r
#define QL Lson, ql, qr
#define QR Rson, ql, qr
#define myself rt, l, r
#define MP(a, b) make_pair(a, b)
using namespace std;
typedef unsigned long long ull;
typedef unsigned int uit;
typedef long long ll;
const int maxN = 107, maxE = 1e4 + 7;
int N, M, K, head[maxN], cnt;
int chose[maxN][maxN];  //第几条链(也是答案上限限定),此时链上的第几个点
bool used[maxN];    //这个点被禁止使用
struct Eddge
{
    int nex, to;
    Eddge(int a=-1, int b=0):nex(a), to(b) {}
}edge[maxE];
inline void addEddge(int u, int v)
{
    edge[cnt] = Eddge(head[u], v);
    head[u] = cnt++;
}
int dis[maxN], pre[maxN];
bool inque[maxN];
inline bool spfa()
{
    for(int i=1; i<=N; i++) { dis[i] = INF; inque[i] = false; }
    queue<int> Q;
    Q.push(1); dis[1] = 0;
    while(!Q.empty())
    {
        int u = Q.front(); Q.pop();
        for(int i=head[u], v; ~i; i=edge[i].nex)
        {
            v = edge[i].to;
            if(used[v]) continue;
            if(dis[v] > dis[u] + 1)
            {
                dis[v] = dis[u] + 1;
                pre[v] = u;
                if(v == N && dis[v] <= K) return true;
                if(!inque[v])
                {
                    inque[v] = true;
                    Q.push(v);
                }
            }
        }
    }
    return false;
}
bool dfs(int deep)
{
    if(!spfa()) return true;
    if(!deep) return false;
    int now = pre[N], have = 0;
    while(now ^ 1)
    {
        chose[deep][have++] = now;
        now = pre[now];
    }
    bool flag = false;
    for(int i=0; i<have; i++)
    {
        now = chose[deep][i];
        used[now] = true;
        flag = dfs(deep - 1);
        used[now] = false;
        if(flag) return true;
    }
    return false;
}
inline void init()
{
    cnt = 0;
    for(int i=1; i<=N; i++) { head[i] = -1; used[i] = false; }
}
int main()
{
    while(scanf("%d%d%d", &N, &M, &K) && (N | M | K))
    {
        init();
        for(int i=1, u, v; i<=M; i++)
        {
            scanf("%d%d", &u, &v);
            addEddge(u, v);
        }
        int ans = 0;
        bool flag = false;
        for(; ans<N-2; ans++)
        {
            flag = dfs(ans);
            if(flag) break;
        }
        printf("%d\n", ans);
    }
    return 0;
}

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