最大流:
性质:1. f(u,v)= - f(v,u) 2.流量守恒(即每个非源点s,非汇点t的点流入量=流出量)
3.源点的流出量=汇点的流入量4.最小割=最大流(C(S,T):两个点集之间 边的最小容量和)
最大流共同的思想:先找增广流路径,再更新该路径上的边的残流(剩余流量)。
/* 最大流EK算法,O(V*E*E) 算法思想:先找到一条可流的增广路P,再把P中的边的最小残余量加入最在流中,更新残余量。 */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<queue> using namespace std; #define captype __int64 const int N = 205; captype cap[N][N],f[N][N],rest[N]; int sNode,eNode,pre[N]; void init(){ memset(f,0,sizeof(f)); memset(cap,0,sizeof(cap)); } bool searchPath(int n){//找一条增广路 bool vist[N]={0}; queue<int>q; int u,v; u=sNode; vist[u]=1; pre[u]=u; rest[u]=1<<30; q.push(u); while(!q.empty()){ u=q.front(); q.pop(); for(v=1; v<=n; v++) if(!vist[v]&&cap[u][v]-f[u][v]>0) { vist[v]=1; pre[v]=u; if(cap[u][v]-f[u][v]>rest[u]) rest[v]=rest[u]; else rest[v]=cap[u][v]-f[u][v]; if(v==eNode) return true; q.push(v); } } return false; } captype maxflow(int s,int t,int n){ captype ans=0; sNode=s; eNode=t; while(searchPath(n)){ ans+=rest[eNode]; int v=eNode; while(v!=sNode){ int u=pre[v]; f[u][v]+=rest[eNode]; f[v][u]-=rest[eNode];//给一个回流的机会 v=u; } } return ans; } int main(){ int a,b,c; while(~scanf("%d%d",&n,&m)){ scanf("%d%d",&sNode,&eNode); init(); while(m--){ scanf("%d%d%d",&a,&b,&c); cap[a][b]+=c; } printf("%d\n",maxflow(sNode,eNode,n)); } }
/* 最大流:压入重标记push_relabel算法O(VE) 算法思想:从高流向低,尽量把通道注满,活节点(即顶点有流量)的高度在不断的变 存图:邻接表法 */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<queue> using namespace std; #define captype __int64 const int N = 210; const int MAX= 1<<30; struct EDG{ int to,nxt; captype c; //每条边的残留量 }edg[N*N]; int head[N],eid; captype vf[N]; //顶点的剩余流量 int h[N]; //顶点的高度 //int n; //顶点个总个数,包含源点与汇点 int min(int a,int b){return a>b?b:a; } void init(){ memset(head,-1,sizeof(head)); eid=0; } //添加 有向边 void addEdg(int u , int v, captype c){ edg[eid].to=v; edg[eid].nxt=head[u]; edg[eid].c=c; head[u]=eid++; edg[eid].to=u; edg[eid].nxt=head[v]; edg[eid].c=0; head[v]=eid++; } captype maxFlow(int sNode,int eNode,int n){//源点与汇点,注意:n为点的总个数,包括源点与汇点 captype ans=0; queue<int>q; memset(h,0,sizeof(h)); memset(vf,0,sizeof(vf)); h[sNode]=n+1; //源点的高度 vf[sNode]=MAX; //源点的余流 q.push(sNode); while(!q.empty()){ int u=q.front(); q.pop(); int minh=MAX; for(int i=head[u]; i!=-1; i=edg[i].nxt){ int v=edg[i].to; captype fp; if(edg[i].c<vf[u])fp=edg[i].c; else fp=vf[u]; if(fp>0 ){ minh=min(minh, h[v]); if(u==sNode || h[u]==h[v]+1){ edg[i].c-=fp; edg[i^1].c+=fp; //反向边,给个反回的通道 vf[u]-=fp; vf[v]+=fp; if(v==eNode) ans+=fp; //当到达汇点时,就加入最大流中 if(v!=sNode && v!=eNode ) //只有即不是源点,也不是汇点时才能进队列 q.push(v); } } if(vf[u]==0) break; //如果顶点的余流为0,则可以跳出for循环 } //如果不是源点(也非汇点),且顶点仍有余流,则重新标记 高度+1 入队 //这里赋值为最低的相邻顶点的高度高一个单位,也可以简单的在原高度+1 if(u!=sNode && vf[u]>0){ h[u] = minh + 1; q.push(u); } } return ans; }
/* 最大流:SAP算法,与ISAP的差别就是不用预处理 */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<queue> #include<algorithm> using namespace std; #define captype int const int MAXN = 100010; //点的总数 const int MAXM = 400010; //边的总数 const int INF = 1<<30; struct EDG{ int to,next; captype cap,flow; } edg[MAXM]; int eid,head[MAXN]; int gap[MAXN]; //每种距离(或可认为是高度)点的个数 int dis[MAXN]; //每个点到终点eNode 的最短距离 int cur[MAXN]; //cur[u] 表示从u点出发可流经 cur[u] 号边 int pre[MAXN]; void init(){ eid=0; memset(head,-1,sizeof(head)); } //有向边 三个参数,无向边4个参数 void addEdg(int u,int v,captype c,captype rc=0){ edg[eid].to=v; edg[eid].next=head[u]; edg[eid].cap=c; edg[eid].flow=0; head[u]=eid++; edg[eid].to=u; edg[eid].next=head[v]; edg[eid].cap=rc; edg[eid].flow=0; head[v]=eid++; } captype maxFlow_sap(int sNode,int eNode, int n){//n是包括源点和汇点的总点个数,这个一定要注意 memset(gap,0,sizeof(gap)); memset(dis,0,sizeof(dis)); memcpy(cur,head,sizeof(head)); pre[sNode] = -1; gap[0]=n; captype ans=0; //最大流 int u=sNode; while(dis[sNode]<n){ //判断从sNode点有没有流向下一个相邻的点 if(u==eNode){ //找到一条可增流的路 captype Min=INF ; int inser; for(int i=pre[u]; i!=-1; i=pre[edg[i^1].to]) //从这条可增流的路找到最多可增的流量Min if(Min>edg[i].cap-edg[i].flow){ Min=edg[i].cap-edg[i].flow; inser=i; } for(int i=pre[u]; i!=-1; i=pre[edg[i^1].to]){ edg[i].flow+=Min; edg[i^1].flow-=Min; //可回流的边的流量 } ans+=Min; u=edg[inser^1].to; continue; } bool flag = false; //判断能否从u点出发可往相邻点流 int v; for(int i=cur[u]; i!=-1; i=edg[i].next){ v=edg[i].to; if(edg[i].cap-edg[i].flow>0 && dis[u]==dis[v]+1){ flag=true; cur[u]=pre[v]=i; break; } } if(flag){ u=v; continue; } //如果上面没有找到一个可流的相邻点,则改变出发点u的距离(也可认为是高度)为相邻可流点的最小距离+1 int Mind= n; for(int i=head[u]; i!=-1; i=edg[i].next) if(edg[i].cap-edg[i].flow>0 && Mind>dis[edg[i].to]){ Mind=dis[edg[i].to]; cur[u]=i; } gap[dis[u]]--; if(gap[dis[u]]==0) return ans; //当dis[u]这种距离的点没有了,也就不可能从源点出发找到一条增广流路径 //因为汇点到当前点的距离只有一种,那么从源点到汇点必然经过当前点,然而当前点又没能找到可流向的点,那么必然断流 dis[u]=Mind+1;//如果找到一个可流的相邻点,则距离为相邻点距离+1,如果找不到,则为n+1 gap[dis[u]]++; if(u!=sNode) u=edg[pre[u]^1].to; //退一条边 } return ans; }
/* 最大流:ISAP+BFS 初始化+栈优化 算法思想:先预处理汇点到所有点的最短距离,并记录每种距离点的个数(用于优化),在从源点寻找增广流路径时用栈优化, 用栈的好处是:当找到一条可增流的路时,在流的瓶颈边处裁断,在栈中它的下方边还是可以增流,重复利用, 若没找到可以退出一条边,继续找。 存图:邻接表 */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<queue> using namespace std; #define captype __int64 const int MAXN = 100010; //点的总数 const int MAXM = 400010; //边的总数 const int INF = 1<<30; struct EDG{ int to,next; captype cap,flow; } edg[MAXM]; int eid,head[MAXN]; int gap[MAXN]; //每种距离(或可认为是高度)点的个数 int dis[MAXN]; //每个点到终点eNode 的最短距离 int cur[MAXN]; //cur[u] 表示从u点出发可流经 cur[u] 号边 void init(){ eid=0; memset(head,-1,sizeof(head)); } //有向边 三个参数,无向边4个参数 void addEdg(int u,int v,captype c,captype rc=0){ edg[eid].to=v; edg[eid].next=head[u]; edg[eid].cap=c; edg[eid].flow=0; head[u]=eid++; edg[eid].to=u; edg[eid].next=head[v]; edg[eid].cap=rc; edg[eid].flow=0; head[v]=eid++; } //预处理eNode点到所有点的最短距离 void BFS(int sNode, int eNode){ queue<int>q; memset(gap,0,sizeof(gap)); memset(dis,-1,sizeof(dis)); gap[0]=1; dis[eNode]=0; q.push(eNode); while(!q.empty()){ int u=q.front(); q.pop(); for(int i=head[u]; i!=-1; i=edg[i].next){ int v=edg[i].to; if(dis[v]==-1){ dis[v]=dis[u]+1; gap[dis[v]]++; q.push(v); } } } } int S[MAXN]; //路径栈,存的是边的id号 captype maxFlow_sap(int sNode,int eNode, int n){ //注意:n为点的总个数,包括源点与汇点 BFS(sNode, eNode); //预处理eNode到所有点的最短距离 if(dis[sNode]==-1) return 0; //源点到不可到达汇点 memcpy(cur,head,sizeof(head)); int top=0; //栈顶 captype ans=0; //最大流 int u=sNode; while(dis[sNode]<n){ //判断从sNode点有没有流向下一个相邻的点 if(u==eNode){ //找到一条可增流的路 captype Min=INF ; int inser; for(int i=0; i<top; i++) //从这条可增流的路找到最多可增的流量Min if(Min>edg[S[i]].cap-edg[S[i]].flow){ Min=edg[S[i]].cap-edg[S[i]].flow; inser=i; } for(int i=0; i<top; i++){ edg[S[i]].flow+=Min; edg[S[i]^1].flow-=Min; //可回流的边的流量 } ans+=Min; top=inser; //从这条可增流的路中的流量瓶颈 边的上一条边那里是可以再增流的,所以只从断流量瓶颈 边裁断 u=edg[S[top]^1].to; //流量瓶颈 边的起始点 continue; } bool flag = false; //判断能否从u点出发可往相邻点流 int v; for(int i=cur[u]; i!=-1; i=edg[i].next){ v=edg[i].to; if(edg[i].cap-edg[i].flow>0 && dis[u]==dis[v]+1){ flag=true; cur[u]=i; break; } } if(flag){ S[top++] = cur[u]; //加入一条边 u=v; continue; } //如果上面没有找到一个可流的相邻点,则改变出发点u的距离(也可认为是高度)为相邻可流点的最小距离+1 int Mind= n; for(int i=head[u]; i!=-1; i=edg[i].next) if(edg[i].cap-edg[i].flow>0 && Mind>dis[edg[i].to]){ Mind=dis[edg[i].to]; cur[u]=i; } gap[dis[u]]--; if(gap[dis[u]]==0) return ans; //当dis[u]这种距离的点没有了,也就不可能从源点出发找到一条增广流路径 //因为汇点到当前点的距离只有一种,那么从源点到汇点必然经过当前点,然而当前点又没能找到可流向的点,那么必然断流 dis[u]=Mind+1; //如果找到一个可流的相邻点,则距离为相邻点距离+1,如果找不到,则为n+1 gap[dis[u]]++; if(u!=sNode) u=edg[S[--top]^1].to; //退一条边 } return ans; }
/* 最小费用最大流:求最大费用只需费用cost取反,结果取反即可。 算法思想:先用spfa找一条最小费用的可增广流路径,再更新残流网络,数组模拟队列快 存图:邻接表 */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<queue> using namespace std; const int MAXN = 10010; const int MAXM = 100100; const int INF = 1<<30; struct EDG{ int to,next,cap,flow; int cost; //单价 }edg[MAXM]; int head[MAXN],eid; int pre[MAXN], cost[MAXN] ; //点0~(n-1) void init(){ eid=0; memset(head,-1,sizeof(head)); } void addEdg(int u,int v,int cap,int cst){ edg[eid].to=v; edg[eid].next=head[u]; edg[eid].cost = cst; edg[eid].cap=cap; edg[eid].flow=0; head[u]=eid++; edg[eid].to=u; edg[eid].next=head[v]; edg[eid].cost = -cst; edg[eid].cap=0; edg[eid].flow=0; head[v]=eid++; } bool inq[MAXN]; int q[MAXN]; bool spfa(int sNode,int eNode,int n){ int l=0 , r=0; for(int i=0; i<n; i++){ inq[i]=false; cost[i]= INF; } cost[sNode]=0; inq[sNode]=1; pre[sNode]=-1; q[r++]=sNode; while(l!=r){ int u=q[l++]; if(l==MAXN)l=0; inq[u]=0; for(int i=head[u]; i!=-1; i=edg[i].next){ int v=edg[i].to; if(edg[i].cap-edg[i].flow>0 && cost[v]>cost[u]+edg[i].cost){ //在满足可增流的情况下,最小花费 cost[v] = cost[u]+edg[i].cost; pre[v]=i; //记录路径上的边 if(!inq[v]){ if(r==MAXN)r=0; q[r++]=v; inq[v]=1; } } } } return cost[eNode]!=INF; //判断有没有增广路 } //反回的是最大流,最小花费为minCost int minCost_maxFlow(int sNode,int eNode ,int& minCost,int n){ int ans=0; while(spfa(sNode,eNode,n)){ int mint=INF; for(int i=pre[eNode]; i!=-1; i=pre[edg[i^1].to]){ if(mint>edg[i].cap-edg[i].flow) mint=edg[i].cap-edg[i].flow; } ans+=mint; for(int i=pre[eNode]; i!=-1; i=pre[edg[i^1].to]){ edg[i].flow+=mint; edg[i^1].flow-=mint; minCost+=mint*edg[i].cost; } } return ans; } int main(){ //输入,初始化init() }