HDU 1853 Cyclic Tour(最小费用流)

HDU 1853 Cyclic Tour(最小费用流)

http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1853

题意:

       给你一个N个点M条边的带权有向图,现在要你求这样一个值:

该有向图中的所有顶点正好被1个或多个不相交的有向环覆盖(每个节点只能被一个有向环包含).

这个值就是 所有这些有向环的权值和. 要求该值越小越好.

分析:

       之前用KM算法做过这道题:

       http://blog.csdn.net/u013480600/article/details/38760767

       下面用费用流再做一次,由于图中的每个顶点最多只能经过一次,那么我们自然想到了把每个点i分成i和i+n两个点. 具体建图如下:

       源点s编号0, 所有节点编号1-n和n+1-2*n, 汇点t编号2*n+1.

       源点s到第i个点有边 ( s, i, 1, 0)

       如果从i点到j点有权值为w的边,那么有边 (i, j+n, 1, w)

       每个节点到汇点有边 (i+n, t, 1, 0)

       最终如果最大流==n的话,那么最小费用就是我们所求. 否则输-1.

       其实任意类似的有向环最小权值覆盖问题都可以用本方法解或用KM算法解.下面说下为什么本建图方法是正确的:

       其实就是我们到底要选哪n条不同的边的问题,如果最大流==n的话,我们可以得到4个结论:

1.    我们通过最大流选取了n条不同的(从左边点集到右边点集的类似于(i, j+n)的这种)边

2.    这n条边的起点正好覆盖了n个不同的顶点

3.    这n条边的终点正好覆盖了n个不同的顶点

4.    每个顶点必然是一条边的终点且是另外一条边的起点

最终我们通过最小费用最大流选的这n条边必然组成了1个(或多个)不相交的有向环且费用最小(必要条件,新问题有解->原问题有解)(如果还存在费用更小的有向环,那么我们的算法肯定会找到(充分条件,即原问题有解->新问题有解).

       上面结论,需要仔细想想,验证一下.

AC代码:

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
#include<queue>
#include<algorithm>
#define INF 1e9
using namespace std;
const int maxn=200+5;

struct Edge
{
    int from,to,cap,flow,cost;
    Edge(){}
    Edge(int f,int t,int c,int fl,int co):from(f),to(t),cap(c),flow(fl),cost(co){}
};

struct MCMF
{
    int n,m,s,t;
    vector<Edge> edges;
    vector<int> G[maxn];
    bool inq[maxn];
    int d[maxn];
    int p[maxn];
    int a[maxn];

    void init(int n,int s,int t)
    {
        this->n=n, this->s=s, this->t=t;
        edges.clear();
        for(int i=0;i<n;++i) G[i].clear();
    }

    void AddEdge(int from,int to,int cap,int cost)
    {
        edges.push_back(Edge(from,to,cap,0,cost));
        edges.push_back(Edge(to,from,0,0,-cost));
        m=edges.size();
        G[from].push_back(m-2);
        G[to].push_back(m-1);
    }

    bool BellmanFord(int &flow,int &cost)
    {
        for(int i=0;i<n;++i) d[i]=INF;
        queue<int> Q;
        memset(inq,0,sizeof(inq));
        d[s]=0,Q.push(s),inq[s]=true,a[s]=INF,p[s]=0;

        while(!Q.empty())
        {
            int u=Q.front(); Q.pop();
            inq[u]=false;
            for(int i=0;i<G[u].size();++i)
            {
                Edge &e=edges[G[u][i]];
                if(e.cap>e.flow && d[e.to]>d[u]+e.cost)
                {
                    d[e.to]=d[u]+e.cost;
                    p[e.to]= G[u][i];
                    a[e.to]=min(a[u],e.cap-e.flow);
                    if(!inq[e.to]){ inq[e.to]=true; Q.push(e.to);}
                }
            }
        }

        if(d[t]==INF) return false;
        flow += a[t];
        cost += d[t]*a[t];
        int u=t;
        while(u!=s)
        {
            edges[p[u]].flow += a[t];
            edges[p[u]^1].flow -=a[t];
            u=edges[p[u]].from;
        }
        return true;
    }

    int solve(int num)
    {
        int flow=0,cost=0;
        while(BellmanFord(flow,cost));
        return flow == num ? cost:-1;
    }
}MM;

int main()
{
    int n,m;
    while(scanf("%d%d",&n,&m)==2)
    {
        int src=0,dst=2*n+1;
        MM.init(2*n+2,src,dst);
        for(int i=1;i<=n;++i)
        {
            MM.AddEdge(src,i,1,0);
            MM.AddEdge(i+n,dst,1,0);
        }
        while(m--)
        {
            int u,v,w;
            scanf("%d%d%d",&u,&v,&w);
            MM.AddEdge(u,v+n,1,w);
        }
        printf("%d\n",MM.solve(n));
    }
    return 0;
}

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