POJ 1637 Sightseeing tour （混合图欧拉回路）

POJ 1637 Sightseeing tour

链接：http://poj.org/problem?id=1637

题意：给定一个混合图，既有有向边，又有无向边，问是否存在欧拉回路。

思路：

    1 定义
        欧拉通路 (Euler tour)——通过图中每条边一次且仅一次，并且过每一顶点的通路。
        欧拉回路 (Euler circuit)——通过图中每条边一次且仅一次，并且过每一顶点的回路。
        欧拉图——存在欧拉回路的图。

    2 无向图是否具有欧拉通路或回路的判定
        G有欧拉通路的充分必要条件为：G 连通，G中只有两个奇度顶点(它们分别是欧拉通路的两个端点)。
        G有欧拉回路(G为欧拉图)：G连通，G中均为偶度顶点。

    3 有向图是否具有欧拉通路或回路的判定
        D有欧拉通路：D连通，除两个顶点外，其余顶点的入度均等于出度，这两个特殊的顶点中，一个顶点的入度比出度大1，另一个顶点的入度比出度小1。
        D有欧拉回路(D为欧拉图)：D连通，D中所有顶点的入度等于出度。


    4 混合图。混合图也就是无向图与有向图的混合，即图中的边既有有向边也有无向边。


    5 混合图欧拉回路
        混合图欧拉回路用的是网络流。
        把该图的无向边随便定向，计算每个点的入度和出度。如果有某个点出入度之差为奇数，那么肯定不存在欧拉回路。因为欧拉回路要求每点入度 = 出度，也就是总度数为偶数，存在奇数度点必不能有欧拉回路。
        现在每个点入度和出度之差均为偶数。将这个偶数除以2，得x。即是说，对于每一个点，只要将x条边反向（入>出就是变入，出>入就是变出），就能保证出 = 入。如果每个点都是出 = 入，那么很明显，该图就存在欧拉回路。
        现在的问题就变成了：该改变哪些边，可以让每个点出 = 入？构造网络流模型。有向边不能改变方向，直接删掉。开始已定向的无向边，定的是什么向，就把网络构建成什么样，边长容量上限1。另新建s和t。对于入 > 出的点u，连接边(u, t)、容量为x，对于出 > 入的点v，连接边(s, v)，容量为x（注意对不同的点x不同。当初由于不小心，在这里错了好几次）。之后，察看是否有满流的分配。有就是能有欧拉回路，没有就是没有。查看流值分配，将所有流量非 0（上限是1，流值不是0就是1）的边反向，就能得到每点入度 = 出度的欧拉图。
        由于是满流，所以每个入 > 出的点，都有x条边进来，将这些进来的边反向，OK，入 = 出了。对于出 > 入的点亦然。那么，没和s、t连接的点怎么办？和s连接的条件是出 > 入，和t连接的条件是入 > 出，那么这个既没和s也没和t连接的点，自然早在开始就已经满足入 = 出了。那么在网络流过程中，这些点属于“中间点”。我们知道中间点流量不允许有累积的，这样，进去多少就出来多少，反向之后，自然仍保持平衡。
        所以，就这样，混合图欧拉回路问题，解了。

 

出处：  http://www.cnblogs.com/destinydesigner/archive/2009/09/28/1575674.html

代码：

/*
ID: [email protected]
PROG:
LANG: C++
*/
#include<map>
#include<set>
#include<queue>
#include<stack>
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<string>
#include<fstream>
#include<cstring>
#include<ctype.h>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define LINF (1LL<<60)
#define INF (1<<30)
#define PI acos(-1.0)
#define mem(a, b) memset(a, b, sizeof(a))
#define rep(i, a, n) for (int i = a; i < n; i++)
#define per(i, a, n) for (int i = n - 1; i >= a; i--)
#define eps 1e-6
#define debug puts("===============")
#define pb push_back
//#define mp make_pair
#define all(x) (x).begin(),(x).end()
#define fi first
#define se second
#define SZ(x) ((int)(x).size())
#define POSIN(x,y) (0 <= (x) && (x) < n && 0 <= (y) && (y) < m)
typedef long long ll;
typedef unsigned long long ULL;
const int maxn = 210;
const int maxm = 2000;
int st, ed, n;
int m, s;
int in[maxn], out[maxm], sum;
struct node {
    int v;    // vertex
    int cap;    // capacity
    int flow;   // current flow in this arc
    int nxt;
} e[maxm * 2];
int g[maxn], cnt;
void add(int u, int v, int c) {
    e[++cnt].v = v;
    e[cnt].cap = c;
    e[cnt].flow = 0;
    e[cnt].nxt = g[u];
    g[u] = cnt;

    e[++cnt].v = u;
    e[cnt].cap = 0;
    e[cnt].flow = 0;
    e[cnt].nxt = g[v];
    g[v] = cnt;
}
bool init() {
    mem(g, 0);
    cnt = 1;
    sum = 0;
    scanf("%d%d", &m, &s);
    st = 0, ed = m + 1;
    for (int i = 1; i <= m; i++) in[i] = out[i] = 0;
    int u, v, c;
    for (int i = 0; i < s; i++) {
        scanf("%d%d%d", &u, &v, &c);
        out[u]++, in[v]++;
        if (c == 0) add(u, v, 1);
    }
    for (int i = 1; i <= m; i++) {
        int k = in[i] - out[i];
        if (k % 2 != 0) return false;
        if (k > 0) add(i, ed, k / 2), sum += k / 2;
        if (k < 0) add(st, i, -k / 2);
    }
    n = m + 3;
    return true;
}

int dist[maxn], numbs[maxn], q[maxn];
void rev_bfs() {
    int font = 0, rear = 1;
    for (int i = 0; i <= n; i++) { //n为总点数
        dist[i] = maxn;
        numbs[i] = 0;
    }
    q[font] = ed;
    dist[ed] = 0;
    numbs[0] = 1;
    while(font != rear) {
        int u = q[font++];
        for (int i = g[u]; i; i = e[i].nxt) {
            if (e[i ^ 1].cap == 0 || dist[e[i].v] < maxn) continue;
            dist[e[i].v] = dist[u] + 1;
            ++numbs[dist[e[i].v]];
            q[rear++] = e[i].v;
        }
    }
}
int maxflow() {
    rev_bfs();
    int u, totalflow = 0;
    int curg[maxn], revpath[maxn];
    for(int i = 0; i <= n; ++i) curg[i] = g[i];
    u = st;
    while(dist[st] < n) {
        if(u == ed) {   // find an augmenting path
            int augflow = INF;
            for(int i = st; i != ed; i = e[curg[i]].v)
                augflow = min(augflow, e[curg[i]].cap);
            for(int i = st; i != ed; i = e[curg[i]].v) {
                e[curg[i]].cap -= augflow;
                e[curg[i] ^ 1].cap += augflow;
                e[curg[i]].flow += augflow;
                e[curg[i] ^ 1].flow -= augflow;
            }
            totalflow += augflow;
            u = st;
        }
        int i;
        for(i = curg[u]; i; i = e[i].nxt)
            if(e[i].cap > 0 && dist[u] == dist[e[i].v] + 1) break;
        if(i) {   // find an admissible arc, then Advance
            curg[u] = i;
            revpath[e[i].v] = i ^ 1;
            u = e[i].v;
        } else {    // no admissible arc, then relabel this vertex
            if(0 == (--numbs[dist[u]])) break;    // GAP cut, Important!
            curg[u] = g[u];
            int mindist = n;
            for(int j = g[u]; j; j = e[j].nxt)
                if(e[j].cap > 0) mindist = min(mindist, dist[e[j].v]);
            dist[u] = mindist + 1;
            ++numbs[dist[u]];
            if(u != st)
                u = e[revpath[u]].v;    // Backtrack
        }
    }
    return totalflow;
}

int main () {
    int cas;
    scanf("%d", &cas);
    while(cas--) {
        if (!init()) {
            puts("impossible");
            continue;
        }
        if (maxflow() == sum) puts("possible");
        else puts("impossible");
    }
    return 0;
}