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POJ 2112 (二分圖多重匹配)

  題意:給出一些擠奶機、奶牛,以及他們之間距離、權值,每隻奶牛都要走到任意一臺機器中,每臺機器最多為M只奶牛服務,問所有奶牛都完成任務,所走的路程最遠的那隻奶牛,所走的路程最短可以是多少。(這裡注意給出的不一定是最短路徑,0代表的是兩點之間沒有直接路徑。)

  首先求出任意點間的最短路,由於資料量不大,可以用Floyd。注意到,如果將奶牛、機器作為左右兩幅圖,做一次二分匹配,如果能將所有奶牛匹配完畢,即是完成了任務。但題目要求最遠路程最小,需要二分長度,每次二分以是否能完成二分匹配為標準改變上下限。

  這裡的匹配是多重匹配,有兩種做法,其一是將每臺機器都拆成完全相同的M臺機器(拆點),然後進行二分匹配。另一種是直接修改匈牙利演算法,完成真正意義上的多重二分匹配。第二種做法可以加深對匈牙利演算法的理解,因此我了第二種方法。

程式碼:

// 297 Ms
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <vector>
#define N 300
#define inf 1e9
using namespace std;
 
int G1[N][N];        // 原圖
vector<int> G2[N];   // 二分圖
int match[50][50];   // 匹配結果
int cnt[50];         // 每臺機器匹配奶牛的數目
bool mark[50];
 
void Floyd(int n) {
    for (int k = 1; k <= n; k++) {
        for (int i = 1; i <= n; i++)
            for (int j = 1; j <= n; j++)
                if (G1[i][k] + G1[k][j] < G1[i][j])
                    G1[i][j] = G1[i][k] + G1[k][j];
    }
}
 
int DFS(int M, int u) {
    // 改進的匈牙利演算法,用於二分多重匹配
    for (int i = 0; i < G2[u].size(); i++) {
        int v = G2[u][i];
        if (mark[v]) continue;
        mark[v] = 1;
        if (cnt[v] < M) {
            match[v][cnt[v]++] = u;
            return 1;
        }
        for (int j = 0; j < M; j++) {
            if (DFS(M, match[v][j])) {
                match[v][j] = u;
                return 1;
            }
        }
    }
    return 0;
}
 
int main() {
    int K, C, M;
    while (scanf("%d %d %d", &K, &C, &M) != EOF) {
        for (int i = 1; i <= K+C; i++) {
            for (int j = 1; j <= K+C; j++) {
                scanf("%d", &G1[i][j]);
                if (G1[i][j] == 0) G1[i][j] = inf;
            }
        }
        Floyd(K+C);   // 計算最短路
 
        int ans;
        int low = 0, high = inf;
        while (low <= high) {
	//  二分長度
            int mid = (low + high) >> 1;
            memset(G2, 0, sizeof(G2));
            memset(cnt, 0, sizeof(cnt));
            memset(match, 0, sizeof(match));
            // 構造二分圖
            for (int i = K+1; i <= K+C; i++) {
                for (int j = 1; j <= K; j++) {
                    if (G1[i][j] <= mid)
                        G2[i].push_back(j);
                }
            }
 
            // 二分圖多重匹配
            int cnt = 0;
            for (int i = K+1; i <= K+C; i++) {
                memset(mark, 0, sizeof(mark));
                cnt += DFS(M, i);
            }
            if (cnt == C) {
                high = mid - 1;
                ans = mid;
            }
            else low = mid + 1;
        }
        printf("%d\n", ans);
    }
    return 0;
}