[jzoj 6092] [GDOI2019模拟2019.3.30] 附耳而至 解题报告 (平面图转对偶图+最小割)

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题目:

[jzoj 6092] [GDOI2019模拟2019.3.30] 附耳而至 解题报告 (平面图转对偶图+最小割)

知识点--平面图转对偶图

在求最小割的时候,我们可以把平面图转为对偶图,用最短路来求最小割,这样会比dinic更快,但只是只用于网格图

网格图(平面图),即满足可以画在平面,且任意两条边的交点只能是边的顶点的图

性质:一个联通的平面图有$n$个点,$m$条边,$f$个面,那么有$f=m-n+2$

对于一个平面图,我们可以找到它的对偶图。做法是把每一个分割出来的面作为一个个顶点,两个面之间存在边并且仅当这两个面在原图中存在公共边,新连的边的边权就是公共边的边权

如图为例

[jzoj 6092] [GDOI2019模拟2019.3.30] 附耳而至 解题报告 (平面图转对偶图+最小割)

我们在下面找一个点$s*$,在上面找一个$t*$,在源点与汇点之间跑最短路即为原图的最小割。这个结论看起来蛮显然的

注意$s*$和$t*$要视情况而定来寻找(个人看法,我也没写过几道这样的题目,一般而言$dinic$优化一下就足够了)

那么如何把平面图转为对偶图呢?

我们对原图每一个点把连着它的边做极角排序。然后我们考虑一条边(有向),强制让它顺时针或者逆时针方向(这个都可以,但是每一条边定义的方向是要一样的,接下来就按顺时针来叙述),这样的话它的反向边就会朝另外一个方向,于是这样两个平面就建立起了双向边

其实最难的还是如何确定一个平面。设一条边起点为$u$,终点为$v$,这条边为$l$,做法是在顺时针转后在找到相对于v而言极角比l大的第一条边,很显然这样找到的边$r$和之前的边$l$就是同一个平面的两条相邻的边,那么我们就记下$nxt[l]=r$。弄完所有的边后,我们遍历每一条边并对取到的边标记,然后不断取$nxt$,知道取到又取到标记的边为止,这样我们就找到了一个面。口述比较难以理解,代码通俗易懂。值得注意的是这样我们也会把那个外面的无穷大平面找到

题解:

  • 先把平面图转化为对偶图,在转化的过程中就可以算出每个平面的光明值和黑暗值,当然无限大的平面也可以算出
  • 我们建一个超级源点S和一个超级汇点T,S向每个面连有向边,容量为其光明值,每个面向T连有向边,容量为其黑暗值。相邻的面之间连的是无向边,容量为其交边的c值
  • 很显然答案为所有面的光明值和黑暗值之和减去这张图的最小割
  • 归纳:这样每个元素有两个选择的很多都可以转化为最小割模型。并且由于最小割是最小化,若答案是最大化的化总是要用总的减去最小割的值(如最大权闭合子图模型)

代码:

#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<queue>
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef double db; const int N=1e5+;
const int M=5e5+;
const ll inf=1e18;
int n,m;
inline char gc() {
static char buf[],*p1,*p2;
if (p1==p2) p1=(p2=buf)+fread(buf,,,stdin);
return p1==p2?EOF:*p2++;
}
inline ll read()
{
char ch=gc();ll s=,f=;
while (ch<''||ch>'') {if (ch=='-') f=-;ch=gc();}
while (ch>=''&&ch<='') {s=(s<<)+(s<<)+ch-'';ch=gc();}
return s*f;
}
struct Point
{
int x,y,a,b;
}p[N];
struct EDGE
{
int u,v,c;
}edge[N<<];
vector <int> t[N];
bool cmp(int a,int b)
{
int x1=p[edge[a].v].x-p[edge[a].u].x,y1=p[edge[a].v].y-p[edge[a].u].y;
int x2=p[edge[b].v].x-p[edge[b].u].x,y2=p[edge[b].v].y-p[edge[b].u].y;
return atan2((db)y1,(db)x1)<atan2((db)y2,(db)x2);
}
int tot;
int vis[M],nxt[M],bel[M];
ll gms[M],has[M];
int cnt=,T,S;
int head[M];
ll sum;
struct E
{
int to,nxt;
ll cap;
}e[M];
void adde(int u,int v,int c)
{
e[++cnt]=(E){v,head[u],c};
head[u]=cnt;
}
void insert(int u,int v,int c)
{
adde(u,v,c);adde(v,u,);
}
void build()//平面图转对偶图
{
for (int i=;i<=n;i++) sort(t[i].begin(),t[i].end(),cmp);
for (int i=;i<(m<<);i++)
{
int v=edge[i].v;
vector<int>::iterator it=++lower_bound(t[v].begin(),t[v].end(),i^,cmp);
if (it==t[v].end()) it=t[v].begin();
nxt[i]=*it;
}
for (int i=;i<(m<<);i++) if (!vis[i])
{
++tot;
for (int j=i;!vis[j];j=nxt[j]) vis[j]=,bel[j]=tot;
}
//网络流建图
for (int i=;i<(m<<);i++)
{
int u=bel[i],v=bel[i^],c=edge[i].c;
gms[u]+=1ll*p[edge[i].u].a;has[u]+=1ll*p[edge[i].u].b;
if (u>v) continue;
adde(u,v,c);adde(v,u,c);
}
S=tot+;T=tot+;
for (int i=;i<=tot;i++)
{
sum+=gms[i]+has[i];
insert(S,i,gms[i]);
insert(i,T,has[i]);
}
}
queue <int> q;
int dep[M];
int bfs()
{
while (!q.empty()) q.pop();
memset(dep,,sizeof(dep));
dep[S]=;
q.push(S);
while (!q.empty())
{
int k=q.front();q.pop();
for (int i=head[k];i;i=e[i].nxt)
{
int y=e[i].to;
if (e[i].cap&&!dep[y])
{
dep[y]=dep[k]+;
q.push(y);
}
}
}
return dep[T];
}
int cur[M];
ll dfs(int x,ll a)
{
if (x==T||!a) return a;
ll f,flow=;
for (int &i=cur[x];i;i=e[i].nxt)
{
int y=e[i].to;
if (dep[y]==dep[x]+&&(f=dfs(y,min(e[i].cap,a)))>)
{
flow+=f;
a-=f;
e[i].cap-=f;
e[i^].cap+=f;
if (!a) break;
}
}
return flow;
}
ll dinic()
{
ll res=;
while (bfs())
{
memcpy(cur,head,sizeof(head));
res+=dfs(S,inf);
}
return res;
}
int main()
{
freopen("everfeel.in","r",stdin);
freopen("everfeel.out","w",stdout);
int NUM=read();
n=read();m=read();
for (int i=;i<=n;i++) p[i].x=read(),p[i].y=read(),p[i].a=read(),p[i].b=read();
for (int i=;i<m;i++)
{
int u=read(),v=read(),c=read();
edge[i<<]=(EDGE){u,v,c};edge[i<<|]=(EDGE){v,u,c};
t[u].push_back(i<<);t[v].push_back(i<<|);
}
build();
printf("%lld\n",sum-dinic());
return ;
}
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