初识费用流 模板(spfa+slf优化) 餐巾计划问题

  今天学习了最小费用最大流,是网络流算法之一。可以对于一个每条边有一个容量和一个费用(即每单位流的消耗)的图指定一个源点和汇点,求在从源点到汇点的流量最大的前提下的最小费用。

  这里讲一种最基础也是最好掌握的实现算法,就是spfa求费用流。

  其实也很简单,在最大流的基础上,我们将dfs增广替换成对于费用为权值的边跑spfa得到的最短路,相当于一个贪心的思想。证明有一定难度,稍微口糊一下,就像ford-fulkerson一样,这个算法每次都能找到一条单位流费用和最小的路径,又由于路径中每条边的流量相等,每次增广就能使得单位流量的平均费用更小,而最大流流量是不变的,这样就能使得费用最小。

  网络流算法主要考建图,所以模板只要会默下来就够了,还有就是:

  一定要会写spfa!!!

  对于spfa,这里有两个小优化。

  一个是slf优化,就是对于spfa的进队操作,进之前判一下若小于队头就直接插在队头,这个还是蛮有用的,可以提升点速度;

  另一个是记路径的时候可以不用记前趋点,只要记边,反向边指向的就是前趋,就不用多开一个数组的空间。(这个是zxyer学长当时说的)

  下面贴上代码:

  这是网络流24题中的餐巾计划问题。

  题目大意是:一个饭馆每天需要使用ri条干净的餐巾,用完就脏了,干净餐巾可以由3种方式得到:

    1.直接购买,p元一条;

    2.快洗,需要t1天,花费w1元;

    3.慢洗,需要t2天,花费w2元;

  所以我们建6种边,把每天拆成两个点,分别为干净的(1~n)和脏的(n+1~n*2),这里要注意的是,干净的不直接向脏的连边,而是连向T,相当于必须送满ri条给顾客使用,再从S送到脏的一边。

 #include<cstdio>
using namespace std;
const int inf=;
int n,m,p,t1,w1,t2,w2,tot=,mx,q[],d[],pree[],h[];
struct edge{int to,nxt,cst,cap;}e[];
bool vis[];
int mn(int x,int y){return x>y?y:x;}
void add(int fr,int to,int cst,int cap)
{
e[++tot]={to,h[fr],cst,cap};h[fr]=tot;
e[++tot]={fr,h[to],-cst,};h[to]=tot;//建一条容量为0费用为-cap的反向边且满足正反边异或值为1方便将边取反
}
void init()
{
scanf("%d%d%d%d%d%d",&n,&p,&t1,&w1,&t2,&w2);
for(int i=;i<=n;i++)
{
int r;scanf("%d",&r);mx+=r;
add(,n+i,p,inf);//直接购买花费p元
add(,i,,r);//当天用完的旧餐巾
add(i+n,n*+,,r);//当天需要使用的新餐巾
if(i+t1<=n)add(i,i+n+t1,w1,inf);//快洗花费t1时间,每条w1元
if(i+t2<=n)add(i,i+n+t2,w2,inf);//快洗花费t2时间,每条w2元
if(i<n)add(i,i+,,inf);//不需要做任何事的餐巾积到明天(也可以先洗完然后放在那边等就是n+i连向n+i+1)
}
n=n*+;
}
bool spfa()
{
for(int i=;i<=n;i++)d[i]=inf;
int l=,r=;q[]=;vis[]=;
while(l!=r)
{
int x=q[l=l==n?:l+];
for(int i=h[x];i;i=e[i].nxt)
if(e[i].cap&&e[i].cst+d[x]<d[e[i].to])
{
int v=e[i].to;
pree[v]=i;
d[v]=d[x]+e[i].cst;
if(!vis[v])
{
if(d[v]>d[l+])q[r=r==n?:r+]=v;
else q[l]=v,l=l==?n:l-;//这边加的是slf优化,用了循环队列来写
vis[v]=;
}
}
vis[x]=;
}
return d[n]==inf?:;
}
int costflow()
{
int cost=,mm=;
while(spfa())
{
int mi=inf;
for(int i=n;i;i=e[pree[i]^].to)//记路径时记下前趋路径
mi=mn(mi,e[pree[i]].cap);
for(int i=n;i;i=e[pree[i]^].to)
{
int ee=pree[i];
e[ee].cap-=mi;
e[ee^].cap+=mi;
}
cost+=d[n]*mi;
mm+=mi;
}
return mm==mx?cost:;//是否满流的判断(这道题不会出现不满流的情况,所以不加也可)
}
int main()
{
init();
printf("%d",costflow());
return ;
}
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