ZOJ 2676 Network Wars ★(最小割算法介绍 && 01分数规划)
【题意】给出一个带权无向图,求割集,且割集的平均边权最小。
【分析】
先尝试着用更一般的形式重新叙述本问题。设向量w表示边的权值,令向量c=(1, 1, 1, ……, 1)表示选边的代价,于是原问题等价为:
Minimize λ = f(x) = sigma(wexe)/sigma(1*xe) = w•x / c•x
其中, x表示一个解向量,xe∈{0, 1} ,即对于每条边都有选与不选两种决策,并且选出的边集组成一个s-t边割集。
联系已有的知识,这是一个0-1分数规划。在胡伯涛《最小割模型在信息学竞赛中的应用》中已经给出了这类规划的普遍转化方法:构造一个新函数g(λ) = min {(w-λc)•x}
即对每条边∨e ∈ E ,进行重赋权:we' = we - ce•λ = we - λ。g(λ)便是在这个重新赋权的图上,求一个最小容量的s-t边割集。注意一些细节:若we' < 0,又由于目标函数是加和取最小的操作,则该边必然是在边割集内。对于剩下的所有we' > 0的边,直接利用最小割模型求出s-t割即可。
于是主算法便是对最优解*λ的二分查找,每次查找用最小割模型来判定,进而缩小查找范围,直到满足精度要求。
【最小割算法:割点集、割边集】
通常我们说的最小割都是最小边割,对应求的也就是最小边割集。如果要求最小点割集,则拆点转换为边割:(每个点i拆成i和i',连一条(i, i', 1)的边,原图中的边(u,v)转化为(u', v, oo),求源点s+n到汇点t的最大流)就行了。
由于最大流最小割定理中,即最大流的流值等于最小割容量。所以在问题的实现上分两步:(Δ)先求得最大流,再在得到最大流f后的残留网络Gf中,从s开始深度优先遍历(DFS),所有被遍历到的点,即构成点集S。其余的点即构成点集T(不需要再从T遍历,挺麻烦)。这样割点集便求出来了。
注意,虽然最小割[S,T]中的边都是满流边,但满流边不一定都是最小割中的边。在某些特殊图中,很人容易认为不用DFS,就可以直接得出割。下面举一个二分图的例子。
图1.2(a) 给出了一个基于二分图构造的流网络。由于从X部到Y部都是容量均为正无限的边,都不可能是最小割中的边,有人便会错误地认为与源或汇关联的满流边便组成了最小割(图1.2(a)的红色边)。然而实际上,在该网络的残留网络中,结点2与3应该与源s是连通的(图1.2(b)的蓝色路径),所以最小割应该是图1.2(b)中的红色边。
所以割边集的求法应该是:先求出割点集,然后枚举满流边,如果边的两个端点分别在S集和T集中,则该边是割边。
【代码】
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MID(x,y) ((x+y)/2)
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
using namespace std;
const int MAXV = 105;
const int MAXE = 1005;
const int oo = 0x3fffffff;
const double eps = 1e-2;
bool dy(double x,double y) { return x > y + eps;} // x > y
bool xy(double x,double y) { return x y - eps;} // x >= y
bool xyd(double x,double y) { return x
struct Dinic{
struct node{
int u, v;
T flow;
int opp;
int next;
}arc[2*MAXE];
int vn, en, head[MAXV];
int cur[MAXV];
int q[MAXV];
int path[2*MAXE], top;
int dep[MAXV];
void init(int n){
vn = n;
en = 0;
mem(head, -1);
}
void insert_flow(int u, int v, T flow){
arc[en].u = u;
arc[en].v = v;
arc[en].flow = flow;
arc[en].next = head[u];
head[u] = en ++;arc[en].u = v;
arc[en].v = u;
arc[en].flow = 0;
arc[en].next = head[v];
head[v] = en ++;
}
bool bfs(int s, int t){
mem(dep, -1);
int lq = 0, rq = 1;
dep[s] = 0;
q[lq] = s;
while(lq 0){
dep[v] = dep[u] + 1;
q[rq ++] = v;
}
}
}
return false;
}
T solve(int s, int t){
T maxflow = 0;
while(bfs(s, t)){
int i, j;
for (i = 1; i arc[path[k]].flow){
minflow = arc[path[k]].flow;
mink = k;
}
for (int k = 0; k dinic;int n, m;
struct path{
int u, v;
double cost;
}p[MAXE];
int st[MAXV];
bool vis[MAXV];
void dfs(int u, int p){
st[u] = p;
vis[u] = 1;
for (int i = dinic.head[u]; i != -1; i = dinic.arc[i].next){
if (dinic.arc[i].flow 1)
printf("\n");
double max_cost = 0.0;
for (int i = 0; i cuts;
cuts.clear();
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