【最小費用最大流】知識點講解
阿新 • • 發佈:2019-02-07
概念:
在同一個網路中,可能存在多個總流量相同的最大流,我們可以在計算流量的基礎之上,給網路中的弧增加一個單位流量的費用(簡稱費用),在確保流量最大的前提下總費用最小——最小費用最大流。
演算法思路:
邊權的資料有兩個,一個是容量,一個是費用。
主要是兩部分,①spfa來求邊權(根據費用w)最短路;②在最短路基礎上統計計算最小費用的。用spfa求出最短路(其中有個pre[i]陣列表示指向i點的邊序號),然後再倒序從終點沿著最短路走反向邊,找到該最短路上的最小邊權——流量。然後再來走一遍,這次需要每次都把最小費用統計一下(+=最小流量*費用),同時從當前邊權容量上減去當前流量,以便進入下一次迴圈的spfa。
const int MAX_N = 1000; const int MAX_M = 10000; const int inf = 0x3f3f3f3f; struct edge { int v, c, w, next; // v 表示邊的另一個頂點,c 表示當前剩餘容量,w 表示單位流量費用 } e[MAX_M]; int p[MAX_N], s, t, eid; // s 表示源點,t 表示匯點,需要在進行 costflow 之前設定完畢 void init() { memset(p, -1, sizeof(p)); eid = 0; } void insert(int u, int v, int c, int w) { e[eid].v = v; e[eid].c = c; e[eid].w = w; e[eid].next = p[u]; p[u] = eid++; } void addedge(int u, int v, int c, int w) { insert(u, v, c, w); insert(v, u, 0, -w); } bool inq[MAX_N]; int d[MAX_N]; // 如果到頂點 i 的距離是 0x3f3f3f3f,則說明不存在源點到 i 的最短路 int pre[MAX_N]; // 最短路中連向當前頂點的邊的編號 bool spfa() { // 以源點 s 為起點計算單源最短路,如果不存在從 s 到 t 的路徑則返回 false,否則返回 true memset(inq, 0, sizeof(inq)); memset(d, 0x3f, sizeof(d)); memset(pre, -1, sizeof(pre)); d[s] = 0; inq[s] = true; queue<int> q; q.push(s); while (!q.empty()) { int u = q.front(); q.pop(); inq[u] = false; for (int i = p[u]; i != -1; i = e[i].next) { if (e[i].c) { //注意這個條件!!!spfa這裡是以w求最短路的,但仍然不能忽略容量c的考慮! int v = e[i].v; if (d[u] + e[i].w < d[v]) { d[v] = d[u] + e[i].w; pre[v] = i; if (!inq[v]) { q.push(v); inq[v] = true; } } } } } return pre[t] != -1; } int costflow() { // 計算最小費用最大流 int ret = 0; // 累加和 while(spfa()) { int flow = inf; for(int i = t; i != s; i = e[pre[i]^1].v) { flow = min(e[pre[i]].c, flow); // 計算當前增廣路上的最小流量 } for(int i = t; i != s; i = e[pre[i]^1].v) { e[pre[i]].c -= flow; //容量是一定要跟著變化的,畢竟要繼續迴圈使用spfa來更新下一條“能走的(看容量)”最短路。 e[pre[i]^1].c += flow; ret += e[pre[i]].w * flow; } } return ret; }