P3376 【模板】網絡最大流( Edmonds-krap、Dinic、ISAP 算法)
題目描述 如題,給出一個網絡圖,以及其源點和匯點,求出其網絡最大流。
輸入格式 第一行包含四個正整數N、M、S、T,分別表示點的個數、有向邊的個數、源點序號、匯點序號。
接下來M行每行包含三個正整數ui、vi、wi,表示第i條有向邊從ui出發,到達vi,邊權爲wi(即該邊最大流量爲wi)
輸出格式 一行,包含一個正整數,即爲該網絡的最大流。
輸入輸出樣例
輸入 #1 複製
4 5 4 3
4 2 30
4 3 20
2 3 20
2 1 30
1 3 40
輸出 #1 複製
50
說明/提示
時空限制:1000ms,128M
數據規模:
對於30%的數據:N<=10,M<=25
對於70%的數據:N<=200,M<=1000
對於100%的數據:N<=10000,M<=100000
樣例說明:
題目中存在3條路徑:
4–>2–>3,該路線可通過20的流量
4–>3,可通過20的流量
4–>2–>1–>3,可通過10的流量(邊4–>2之前已經耗費了20的流量)
故流量總計20+20+10=50。輸出50。
思路
最大流板子。。。。
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題解一(Edmonds-krap)
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<queue>
using namespace std;
#define INF 0x3f3f3f3f
const int maxn = 10005;
const int maxm = 300005;
int n,m,s,e;
struct Edge
{
int u,v,next;
int cap,flow;
} edge[2*maxm];
int head[2*maxm];
int k = -1;
void Add(int u, int v, int w)
{
edge[++ k] = (Edge){ u, v, head[u], w, 0};
head[u] = k;
edge[++ k] = (Edge){ v, u, head[v], 0, 0};
head[v] = k;
}
int flag = 0; //flag == 0 表示還能找到增廣路
int bfs(int s, int e)
{
int min_flow[maxn]; //min_flow[i] 表示到達第 i 號節點時,之前所有的路徑中 最小的 邊的流量cap - 已經流過的流量flow
int pre[maxm]; //記錄增光路時,當前節點是由那個那條邊找到的,這樣在找到增光路之後,我們可以根據 pre[] 數組回推其他 組成該增光路的邊
memset(min_flow, 0, sizeof(min_flow)); //min_flow[i] == 0 表示之前沒有走過 i 節點
min_flow[s] = INF;
pre[s] = -1;
queue<int> q;
q.push(s);
int u,v,flow;
while(! q.empty())
{
u = q.front(); q.pop();
for(int i = head[u]; i != -1; i = edge[i].next)
{
v = edge[i].v;
flow = edge[i].cap - edge[i].flow;
if(flow > 0 && ! min_flow[v]) //所走的這條邊還有 剩餘的空間cap,並且該節點還沒有被走過。。
{
pre[v] = i;
min_flow[v] = min(min_flow[u], flow);
q.push(v);
}
}
if(min_flow[e])
break;
}
if(! min_flow[e]) //一隻到更新結束,終點到最小增加值還是等於0,那麼說從起點到終點已經沒有增廣路了
flag = 1;
//這一點千萬不要忘,,,,把用過的水流在這條增光路上都減去。。。。
for(int j = e; pre[j] != -1; j = edge[pre[j]].u)
{
edge[pre[j]].flow += min_flow[e];
edge[pre[e]^1].flow -= min_flow[e];
}
return min_flow[e]; //返回最小增加值到 答案中
}
int max_flow()
{
int mx_flw = 0;
while(1)
{
mx_flw += bfs(s, e);
if(flag)
break;
}
return mx_flw;
}
void init()
{
memset(head, -1, sizeof(head));
k = -1;
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(nullptr);
//freopen("T.txt","r",stdin);
cin >> n >> m >> s >> e;
init();
int u,v,w;
for(int i = 1; i <= m; i ++)
{
cin >> u >> v >> w;
Add(u, v, w);
}
cout << max_flow() << endl;
return 0;
}
題解二(Dinic)
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define INF 1e9
#define ll long long
const int maxn = 100005;
const int maxm = 150000;
int n,m;
struct Edge
{
int v;
ll w;
int next;
} edge[maxm];
int head[maxn], cur[maxn];
int deep[maxn];
int k;
void Add(int u, int v, ll w)
{
edge[++ k] = (Edge){ v, w, head[u]};
head[u] = k;
edge[++ k] = (Edge){ u, 0, head[v]};
head[v] = k;
}
//bfs 爲圖分層
bool bfs(int s, int e)
{
memset(deep, 0x7f, sizeof(deep));
for(int i = 1; i <= n; i ++) cur[i] = head[i];
deep[s] = 0;
queue<int> q;
q.push(s);
int u,v;
ll w;
while(! q.empty())
{
u = q.front(); q.pop();
for(int i = head[u]; i != -1; i = edge[i].next)
{
v = edge[i].v;
w = edge[i].w;
if(w && deep[v] > INF)
{
deep[v] = deep[u] + 1;
q.push(v);
}
}
}
if(deep[e] >= INF)
return false;
return true;
}
//dfs 一次找多條增光路(相當於找了一個增廣網。。)
ll dfs(int now, int e, ll limit)
{
if(! limit || now == e) return limit;
ll flow = 0, f;
for(int i = cur[now]; i != -1; i = edge[i].next)
{
cur[now] = i; //千萬注意這一步的意思啊。。這一步是因爲 dfs的特性是每次增廣一定是增廣,那麼下一次就不必再檢查它了,而直接看第一個未被檢查的邊
if(deep[edge[i].v] == deep[now] + 1 && (f = dfs(edge[i].v, e, min(limit, edge[i].w))))
{
flow += f;
limit -= f;
edge[i].w -= f;
edge[i^1].w += f;
if(! limit)
break;
}
}
return flow;
}
ll Dinic(int s, int e)
{
ll mx_flw = 0;
while(bfs(s, e))
mx_flw += dfs(s, e, INF);
return mx_flw;
}
void init()
{
k = -1;
memset(head, -1, sizeof(head));
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0);
//freopen("T.txt","r",stdin);
int s,e;
cin >> n >> m >> s >> e;
init();
int u,v;
ll w;
for(int i = 1; i <= m; i ++)
cin >> u >> v >> w, Add(u, v, w);
cout << Dinic(s, e);
return 0;
}
題解三(ISAP)
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<cstring>
using namespace std;
#define INF 1e9
const int maxn = 10005;
const int maxm = 200005;
int n, m, s, e;
int k;
struct Edge
{
int v,w,next;
} edge[2 * maxm];
int head[maxn],cur[maxn],deep[maxn];
int last[maxm];
int num[maxm]; // num 桶,用來統計每個分層的節點的數量
void Add(int u, int v, int w)
{
edge[++ k] = (Edge){ v, w, head[u]};
head[u] = k;
edge[++ k] = (Edge){ u, 0, head[v]};
head[v] = k;
}
//bfs 用於更新deep層
void bfs(int e)
{
// for(int i = 0; i <= n; i ++)
// cur[i] = head[i], deep[i] = n;
for(int i = 0; i <= m; i ++) cur[i] = head[i];
for(int i = 1; i <= n; i ++) deep[i] = n;
deep[e] = 0;
queue<int> q;
q.push(e);
int u, v, w;
while(! q.empty())
{
u = q.front(); q.pop();
for(int i = head[u]; i != -1; i = edge[i].next)
{
v = edge[i].v;
if(edge[i^1].w && deep[v] == n) //正圖 邊存在 且 v這個節點沒有被求過
{
deep[v] = deep[u] + 1;
q.push(v);
}
}
}
}
int Add_flow(int s, int e)
{
int ans = INF;
int now = e;
while(now != s)
{
ans = min(ans, edge[last[now]].w);
now = edge[last[now]^1].v;
}
now = e;
while(now != s)
{
edge[last[now]].w -= ans;
edge[last[now]^1].w += ans;
now = edge[last[now]^1].v;
}
return ans;
}
int isap(int s, int e)
{
int now = s; //從起點開始進行操作
bfs(e); //先找出來一條邊 被操作的增光路
for(int i = 1; i <= n; i ++) num[deep[i]] ++;
int mx_flw = 0;
while(deep[s] < n)
{
if(now == e) //如果到達匯點直接增廣,重新回到源點進行下一輪增廣
{
mx_flw += Add_flow(s, e);
now = s;
}
bool has_find = 0;
for(int i = cur[now]; i != -1; i = edge[i].next)
{
if(edge[i].w && deep[now] == deep[edge[i].v] + 1)
{
has_find = 1; //做標記已經找到一種可行路徑
cur[now] = i; //優化當前弧
now = edge[i].v;
last[edge[i].v] = i;
break;
}
}
if(! has_find)
{
int minn = n - 1;
for(int i = head[now]; i != -1; i = edge[i].next)
if(edge[i].w)
minn = min(minn, deep[edge[i].v]);
if( (-- num[deep[now]]) == 0) break; //gap 優化出現了斷層
num[deep[now] = minn + 1] ++;
cur[now] = head[now];
if(now != s)
now = edge[last[now]^1].v;
}
}
return mx_flw;
}
void init()
{
k = -1;
memset(head, -1, sizeof(head));
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0);
//freopen("T.txt","r",stdin);
cin >> n >> m >> s >> e;
init();
int u,v,w;
for(int i = 1; i <= m; i ++)
cin >> u >> v >> w, Add(u, v, w);
cout << isap(s, e);
return 0;
}