网络流相关知识点以及习题(持续更新)

首先来认识一下网络流中最大流的问题

给定一个有向图G=(V,E),把图中的边看做成管道,边权看做成每根管道能通过的最大流量(容量),给定源点s和汇点t,在源点有一个水源,在汇点有一个蓄水池,问s-t的最大水流量是多少

网络流图里,源点流出的量等于汇点流入的量,除源汇外的任何点,其流入量之和等于流出量之和 。

首先我们来看下面的图

s是源点,t是汇点

先这么想,先用dfs找出一条从s-t的路线,把他塞满,然后流量就是路径中容量最小的那条路的容量,然后把路径上的容量都剪去这个流量,再重新从s-t找可行路径,直到找不到为止

用这种思路看这个图

先走S-A-B-T,这样流量为100,并且没有可行路径了,即操作结束.

可是很明显,从S-A-T,S-B-T这两条路加起来的流量为200。所以这种思路是错的。

主要是过早的认为A-B的流量不为0

改进的思路:建立一个可以修改的网络,使得不合理的流可以被删掉

一种实现:对上次dfs时找到的流量路径上的边,添加一条“反向”边,反向边上的容量等于上次dfs时找到的该边上的流量,然后再利用“反向”的容量和其他边上剩余的容量寻找路径。

使用这种思路再求一次

第一次dfs后

第二次dfs(为了方便把容量为0的边删了)

这个时候已经没有可以走的边了,流量为200,dfs结束

为什么这种思路是正确的呢,网上有不少详细的证明。

Ford-Fulkerson算法
就是用这种思路做的

用dfs求增广路径,每次找到之后处理,直到找不到为止。

假设有n个定点,m条边,那么dfs的复杂度为n+m;

dfs运行c次

所以复杂度为c*(n+m);

但是dfs可能会运行很多次。

比如上面的图如果A-B中有条容量为1的边,那么运气不好的话,能执行200次dfs;

但实际上只要用2次就能找到

在每次增广的时候,选择从源到汇的具有最少边数的增广路径,即不是通过dfs寻找增广路径,而是通过bfs寻找增广路径。
这就是Edmonds-Karp 最短增广路算法
已经证明这种算法的复杂度上限为nm2 (n是点数, m是边数);

现在来说几道题目

1-〉POJ 1273

题意:网络流的裸题,1为源点,n为汇点,给定每条边的容量,求最大流,用EK算法

1273 Accepted 1052K 0MS G++ 1430B

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <iostream>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <string.h>
 5 #include <algorithm>
 6 #include <vector>
 7 #include <queue>
 8 using namespace std;
 9 #define N 300
10 #define INF 0x7fffffff
11 int Map[N][N];
12 int path[N];
13 //bool vis[N];
14 int n,m;
15 bool bfs(int s,int t)
16 {
17     int p;
18     queue<int> q;
19     memset(path,-1,sizeof(path));
20    //memset(vis,false,sizeof(vis));
21     path[s]=s;
22    // vis[s]=true;
23     q.push(s);
24     while(!q.empty())
25     {
26         p=q.front();
27         q.pop();
28         for(int i=1;i<=n;i++)
29         {
30             if(Map[p][i]>0&&path[i]==-1)
31             {
32                 path[i]=p;
33                 //vis[i]=true;
34                 if(i==t)
35                     return true;
36                 q.push(i);
37             }
38         }
39     }
40     return false;
41 }
42 int EK(int s,int t)
43 {
44     int flow=0;
45     int d;
46     int i;
47     while(bfs(s,t))
48     {
49         d=INF;
50         for(i=t;i!=s;i=path[i])
51         {
52             d=min(d,Map[path[i]][i]);
53         }
54         for(i=t;i!=s;i=path[i])
55         {
56             Map[path[i]][i]-=d;
57             Map[i][path[i]]+=d;
58         }
59         flow+=d;
60     }
61     return flow;
62 }
63 int main()
64 {
65     while(scanf("%d %d",&m,&n)!=EOF)
66     {
67         memset(Map,0,sizeof(Map));
68         for(int i=1;i<=m;i++)
69         {
70             int from,to,flow;
71             scanf("%d %d %d",&from,&to,&flow);
72             Map[from][to]+=flow;
73         }
74         printf("%d\n",EK(1,n));
75     }
76
77     return 0;
78 }

2-〉POJ 3436

题意:一台电脑有P个部分,当电脑所有部分都被修好的时候,这台电脑才能出厂,有N台机器,每台机器每天最多能处理Q台电脑,机器只能接收与要求相符合的电脑,0表示这个部件不能有,1表示这个部件必须有,2表示这个部件可有可无,机器接受电脑部件之后会产出相应的产品,1表示这个部件有,0表示这个部件没有。求工厂一天能出厂多少台电脑。

思路:拆点建图,把接收形如222,000。。。(只要其中没有1),就把源点向这个点连一条容量为无穷大的边,把产出为111的,就把这个点向汇点连一条无穷大的边,我把编号为i的点,那么这个点拆成2*i-1和2*i两个点,2*i-1代表接受的,2*i代表产出的,这两个点之间连一条容量为第i台机器每天处理的电脑量的边,如果某台机器产出的点符合令一台机器接受的点,那就把那两个点也连上一条容量为无穷大的边。之后求最大流就可以了。

3436 Accepted 8648K 32MS G++ 3338B

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <string.h>
  3 #include <iostream>
  4 #include <queue>
  5 #include <stdlib.h>
  6 #include <stack>
  7 using namespace std;
  8 #define N 1000
  9 #define INF 0x7fffffff
 10 int pre[N];
 11 int map[N][N];
 12 int mmap[N][N];
 13 int P,n;
 14 struct node
 15 {
 16     int rec[N];
 17     int pro[N];
 18     int flow;
 19 };
 20 node mac[N];
 21 bool bfs(int s,int t)
 22 {
 23     int p;
 24     stack<int> q;//不知道为什么stack能过queue就wa了。。
 25     memset(pre,-1,sizeof(pre));
 26     pre[s]=s;
 27     q.push(s);
 28     while(!q.empty())
 29     {
 30         p=q.top();
 31         q.pop();
 32         for(int i=0;i<=2*n+1;i++)
 33         {
 34             if(map[p][i]>0&&pre[i]==-1)
 35             {
 36                 pre[i]=p;
 37                 if(i==t)
 38                     return true;
 39                 q.push(i);
 40
 41             }
 42         }
 43     }
 44     return false;
 45 }
 46 void EK(int s,int t)
 47 {
 48     int flow=0;
 49     int d,i;
 50     int cnt=0;
 51     while(bfs(s,t))
 52     {
 53         d=INF;
 54         for(i=t;i!=s;i=pre[i])
 55             d=min(d,map[pre[i]][i]);
 56         for(i=t;i!=s;i=pre[i])
 57         {
 58             map[pre[i]][i]-=d;
 59             if(!mmap[pre[i]][i])
 60             {
 61                 if(pre[i]%2==0&&i&1&&i!=t&&pre[i]!=0)
 62                 {
 63
 64                     cnt++;
 65                 }
 66             }
 67             map[i][pre[i]]+=d;
 68             mmap[pre[i]][i]+=d;//每台机器之间流过的电脑数量
 69         }
 70
 71         flow+=d;
 72     }
 73     printf("%d %d\n",flow,cnt);//最大流就是最多能产出的电脑,cnt就是几条机器之间的路径
 74     for(int i=1;i<=2*n;i++)
 75         for(int j=1;j<=2*n;j++)
 76         {
 77             if(mmap[i][j]&&i%2==0&&j%2!=0)
 78             {
 79                 printf("%d %d %d\n",i/2,(j+1)/2,mmap[i][j]);
 80             }
 81         }
 82 }
 83 int main()
 84 {
 85     while(scanf("%d %d",&P,&n)!=EOF)
 86     {
 87         int cnt=1;
 88         memset(map,0,sizeof(map));
 89         memset(mmap,0,sizeof(mmap));
 90         for(int i=1;i<=n;i++)
 91         {
 92             scanf("%d",&mac[i].flow);
 93             for(int j=1;j<=P;j++)scanf("%d",&mac[i].rec[j]);
 94             for(int j=1;j<=P;j++)scanf("%d",&mac[i].pro[j]);
 95             map[cnt][cnt+1]=mac[i].flow;//拆点
 96             cnt+=2;
 97         }
 98         bool flag;
 99         for(int i=1;i<=n;i++)//处理源点和汇点
100         {
101             bool flag1=true;
102             bool flag2=true;
103             for(int j=1;j<=P;j++)
104                 if(mac[i].pro[j]==0)flag2=false;
105             if(flag2)
106                 map[i*2][2*n+1]=INF;
107             flag1=true;
108             flag2=true;
109             for(int j=1;j<=P;j++)
110                 if(mac[i].rec[j]==1)flag1=false;
111             if(flag1)
112                 map[0][2*i-1]=INF;
113         }
114         for(int i=1;i<=n;i++)//每台机器之间连边
115         {
116             for(int j=1;j<=n;j++)
117             {
118                 if(i==j)
119                     continue;
120                 for(int k=1;k<=P;k++)
121                 {
122                     flag=true;
123                     if((mac[i].pro[k]==1&&mac[j].rec[k]==0)||(mac[i].pro[k]==0&&mac[j].rec[k]==1))
124                     {
125                         flag=false;
126                         break;
127                     }
128                 }
129                 if(flag)
130                 {
131                     int u=i*2;
132                     int v=j*2-1;
133                     map[u][v]=INF;
134                 }
135             }
136         }
137
138        /* for(int i=0;i<=2*n+1;i++)
139         {
140             for(int j=0;j<=2*n+1;j++)
141             {
142                 printf("i:%d j:%d map[i][j]=%d\n",i,j,map[i][j]);
143             }
144         }*/
145         EK(0,2*n+1);
146     }
147     return 0;
148 }

时间: 2024-10-09 15:43:53

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