上下流相关的网络流的各种问题在Amber大牛的《图论原理》里讲的特备清楚。。。。。资料需要网上下载。。我就把原文摘抄下来吧。。。。。。
问题模型:
给定一个加权的有向图,满足:
(1)容量限制条件:
(2)流量平衡条件:
(2)中的即除了源汇外,所有点都满足流量平衡条件,则称G为有源汇网络;否则,即不存在源汇,所有点都满足流量平衡条件,则称G为无源汇网络。
将这类问题由易到难一一解决:
问题[1] 求无源汇的网络有上下界的可行流
由于下界是一条弧上的流必需要满足的确定值。下面引入必要弧的概念:必要弧是一定流要满的弧。必要弧的构造,将容量下界的限制分离开了,从而构造了一个没有下界的网络G’:
由于必要弧的有一定要满的限制,将必要弧“拉”出来集中考虑:
添加附加源x, 附加汇y。想像一条不限上界的(y, x),用必要弧将它们“串”起来,即对于有向必要弧(u, v),添加(u, y),(x, v),容量为必要弧容量。这样就建立了一个等价的网络。
一个无源汇网络的可行流的方案一定是必要弧是满的。若去掉(y, x)后,附加源x到附加汇y的最大流,能使得x的出弧或者y的入弧都满,充要于原图有可行流。
算法:
1. 按上述方法构造新网络(分离必要弧,附加源汇)
2. 求附加源x到附加汇y的最大流
3. 若x的出弧或y的入弧都满,则有解,将必要弧合并回原图;否则,无解。
问题[2] 求有源汇的网络有上下界的可行流
加入边(t, s),下界为0(保证不会连上附加源汇x, y),不限上界,将问题[2]转化为问题[1]来求解。
问题[3]求有源汇的网络有上下界的最大流
算法:
1. 先转化为问题[2]来求解一个可行流。若可行无解,则退出。由于必要弧是分离出来的,所以就可以把必要弧(附加源汇及其临边)及其上的流,暂时删去。再将(T,S)删去,恢复源汇。
2. 再次,从S到T找增广轨,求最大流。
3. 最后将暂时删去的下界信息恢复,合并到当前图中。输出解。
这样既不破坏下界(分离出来)也不超出上界(第2步满足容量限制),问题解决。
问题[4]求有源汇的网络有上下界的最小流
算法:
1. 同问题[3]。
2. 从T到S找增广轨,不断反着改进。
3. 同问题[3]。
问题[3]与问题[4]的另一种简易求法:
注意问题[2]中,构造出的(t, s),上下界几乎没什么限制。下面看看它的性质:
定理:如果从s到t有一个流量为a的可行流f,那么从t到s连一条弧(t, s),其流量下界b(t, s) = a,则这个图一定有一个无源汇的可行流:除了弧(t, s)的容量为a外,其余边的容量与f相同。
证明:如果从s到t的最大流量为amax,那么从t到s连一条下界b(t, s) = a’ > amax的弧(t, s),则从在这个改造后的图中一定没有无源汇的可行流:否则将这个可行流中的弧(t, s)除去,就得到了原图中s到t的流量为a’的流,大于最大流量amax,产生矛盾。
可以二分枚举这个参数a,即下界b(t, s),每次用问题[1]判断是否有可行流。这样就可以求出最大流。
同理,问题[4]要求最小流,只要二分枚举上界c(t, s)即可。
因为朴素的预流推进算法O(N3),总复杂度为O(N3 log2流量) 。
思路:
无源汇 (附加源汇+最大解决)
有源汇 (附加(T,S)->无源汇)
根据这个讲解自己写一个相应的程序就可以了。。。这个题里面。。把每一行看成一个点。。每一列看成一个点来建图。。。。(IMPOSSIBLE少写一个s wa了半天。。挥泪呀。。。。TT。。。)
还有就是网上的上下界的网络流之类的的题不是很多。。。建议好好刷每一道题。。。。。
( 在给一个小小的OJ bug就是虽然说每两个case间输出空行。。其实不要理会。。。每个case都输出也会是对的。。。。OJ不会去判最后的那一行有没有空行。。。。不过只试用于现阶段呀。。。有一次校赛。。就专门卡这个。。还提示wa。。。可想而知当时的结果。。。。。)
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2 2 3 8 10 5 6 7 4 0 2 > 2 2 1 = 3 2 3 > 2 2 3 < 5 2 2 4 5 6 7 1 1 1 > 10
Sample Output
2 3 3 3 3 4 IMPOSSIBLE
#include<iostream> #include<cstdio> #include<cstdlib> #include<cstring> #include<algorithm> using namespace std; const int MAXN=300; const int INF=0x7fffffff; int n,m,test,s,t,S,T,N; int in[MAXN],out[MAXN]; int num[MAXN],h[MAXN],c[MAXN][MAXN],f[MAXN][MAXN]; int up[MAXN][MAXN],low[MAXN][MAXN],row[MAXN],col[MAXN]; void Init() { scanf("%d%d",&n,&m); for (int i=1;i<=n;++i) scanf("%d",&row[i]); for (int i=1;i<=m;++i) scanf("%d",&col[i]); for (int i=1;i<=n;++i) for (int j=1;j<=m;++j) up[i][j+n]=INF; int temp,x,y,z; char ch; scanf("%d",&temp); while (temp--) { scanf("%d %d %c %d",&x,&y,&ch,&z); //printf("%d %d %c %d\n",x,y,ch,z); if (x!=0 && y==0) for (int i=1;i<=m;++i) { if (ch=='=') up[x][i+n]=low[x][i+n]=z; if (ch=='<') up[x][i+n]=min(up[x][i+n],z-1); if (ch=='>') low[x][i+n]=max(low[x][i+n],z+1); } if (x==0 && y!=0) for (int i=1;i<=n;++i) { if (ch=='=') up[i][y+n]=low[i][y+n]=z; if (ch=='<') up[i][y+n]=min(up[i][y+n],z-1); if (ch=='>') low[i][y+n]=max(low[i][y+n],z+1); } if (x==0 && y==0) for (int i=1;i<=n;++i) for (int j=1;j<=m;++j) { if (ch=='=') up[i][j+n]=low[i][j+n]=z; if (ch=='<') up[i][j+n]=min(up[i][j+n],z-1); if (ch=='>') low[i][j+n]=max(low[i][j+n],z+1); } if (x!=0 && y!=0) { if (ch=='=') up[x][y+n]=low[x][y+n]=z; if (ch=='<') up[x][y+n]=min(up[x][y+n],z-1); if (ch=='>') low[x][y+n]=max(low[x][y+n],z+1); } } s=0,t=n+m+1; for (int i=1;i<=n;++i) low[s][i]=up[s][i]=row[i]; for (int i=1;i<=m;++i) low[i+n][t]=up[i+n][t]=col[i]; /*for (int i=1;i<=n;++i) for (int j=1;j<=m;++j) printf("%d %d %d %d\n",i,j,up[i][j+n],low[i][j+n]);*/ } int Find(int u,int flow) { if (u==T) return flow; int temp=flow,pos=N-1; for (int i=0;i<N;++i) { if (h[u]==h[i]+1 && c[u][i]>0) { int F=Find(i,min(temp,c[u][i])); c[u][i]-=F,c[i][u]+=F; f[u][i]+=F,f[i][u]-=F; temp-=F; if (temp==0 || h[S]==N) return flow-temp; } if (c[u][i]>0 && h[i]<pos) pos=h[i]; } if (temp==flow) { --num[h[u]]; if (num[h[u]]==0) h[S]=N; else { h[u]=pos+1; ++num[h[u]]; } } return flow-temp; } int SAP() { int sum=0; memset(h,0,sizeof(h)); memset(num,0,sizeof(num)); num[0]=N; while (h[S]<N) sum+=Find(S,INF);//,printf("%d\n",sum); return sum; } void Solve(int s,int t,int tot) { S=tot,T=tot+1; int tflow=0; for (int i=0;i<tot;++i) for (int j=0;j<tot;++j) { c[i][j]=up[i][j]-low[i][j]; in[j]+=low[i][j]; out[i]+=low[i][j]; tflow+=low[i][j]; } for (int i=0;i<tot;++i) { c[S][i]=in[i]; c[i][T]=out[i]; } c[t][s]=INF; N=tot+2; /*&for (int i=0;i<N;++i) for (int j=0;j<N;++j) printf("%d %d %d\n",i,j,c[i][j]);*/ int ans=SAP(); //printf("%d %d\n",ans,tflow); if (ans!=tflow) {printf("IMPOSSIBLE\n");return;} c[s][t]=c[t][s]=0; SAP(); for (int i=1;i<=n;++i) { for (int j=1;j<=m;++j) printf("%d ",f[i][j+n]+low[i][j+n]); printf("\n"); } } void Perpare() { memset(in,0,sizeof(in)); memset(out,0,sizeof(out)); memset(c,0,sizeof(c)); memset(f,0,sizeof(f)); memset(up,0,sizeof(up)); memset(low,0,sizeof(low)); } int main() { freopen("in","r",stdin); freopen("out","w",stdout); scanf("%d",&test); while (test--) { Perpare(); Init(); Solve(s,t,n+m+2); printf("\n"); } return 0; }