【模板】无源汇有上下界可行流（网络流）/ZOJ2314

先导知识

网络最大流

题目链接

https://vjudge.net/problem/ZOJ-2314

题目大意

多组数据，第一行为数据组数 \(T\)。

对于每一组数据，第一行为 \(n,m\) 表示 \(n\) 个结点，\(m\) 条有向边。

接下来 \(m\) 行，每一行有四个正整数 \(i,j,l_{ij},c_{ij}\) ，表示有一条从\(i\)到\(j\)的有向边，要求正整数流量 \(f_{ij} \in [l_{ij},c_{ij}]\) 。

题目还提到，不存在自环；以及如果存在 \(i\) 到 \(j\) 的边，则不存在 \(j\) 到 \(i\) 的反向边。

如果有解输出 \(YES\) ，并按顺序输出每一条边的可行流 \(f_k\) ，否则输出 \(NO\) 。

题目解析

题目为无源汇有上下界的可行流模板。

要点在于：

将每一条边用其 下界流 填满，算出每条边的剩余容量 \(cap_{ij} = c_{ij}-l_{ij}\) 以及每个结点的流量盈余 （\(R[x] = out_{\sum {l_{x*}}} - in_{\sum {l_{*x}}}\)）。

新设置两个点——超级源点 \(s\) 和超级汇点 \(t\)。

对于结点 \(x\)，如果盈余为正，连接 \(s\rightarrow x\) ；如果盈余为负，连接 \(x\rightarrow t\) ，容量为\(|R[x]|\)。（这是本题的关键所在，为什么可以这样等效？）

对于新图，跑最大流即可。（本题解用的是\(ISAP\)，用\(Dinic\)当然也可以啦。）

如果发现源点\(s\)出发的边不是满流（\(\exists i, cap_{si} > flow_{si}\)），则证明原图可行流不存在。

否则可以得到答案（\(f_{ij} = l_{ij} + flow_{ij}\)）。

例如：

Sample Input

4 6

1 2 1 2

2 3 1 2

3 4 1 2

4 1 1 2

1 3 1 2

4 2 1 2

可以化作下图。

算出边的剩余容量 \(cap_{ij}\) （以黑色数字标注在边上）和结点的流量盈余 \(R[x]\) （标注在点上，红色为正，蓝色为负）。

然后连结超级源点 \(s\) 和超级汇点 \(t\) 。

通过这种方法可以转化成一般的最大流问题。

这样做为什么正确呢？

其实可以形象化地理解，设置源点 \(s\) 和汇点 \(t\) 是两个虚拟结点。

对于结点 \(x\)，为了保证除了源汇两点以外的点流量守恒，即 \(out_{\sum {l_{x*}}} = in_{\sum {l_{*x}}}\) 。

如果 \(R[x]>0\) ，盈余为正，可以看作这部分的盈余是从源点 \(s\) 流入的，所以连接 \(s\rightarrow x\) ；

如果 \(R[x]<0\) ，发现“入不敷出”（盈余为负），可以看作这部分的亏损是流入汇点 \(t\) 导致的，所以连接 \(x\rightarrow t\) 。

最后跑完最大流，则检查这些虚拟的边是否“满流”。

如果不能满流，则说明盈余来自源点/亏损流向汇点的假设不能成立，存在无法满足流量守恒的结点，该网络图自然不存在可行流。

如果能够满流，则说明这样假设是能够成立的，网络中的流量就是可行流。

由于虚拟的源汇依然有出流=入流，因此只要检查从源点 \(s\) 流出的边（或者流出汇点 \(t\) 的边）是否满流即可。

参考代码

#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int N = 255;
const int INF = 2147483647;
struct Edge{
    int from, to, cap, flow, min;
};
int n, m, s, t, gap[N], cur[N], dep[N], R[N];
vector <Edge> e;
vector <int> G[N];

void init()
{
    memset(gap, 0, sizeof gap);
    memset(cur, 0, sizeof cur);
    memset(dep, 0, sizeof dep);
    ++gap[dep[t] = 1];
    queue <int> Q;
    Q.push(t);
    while (!Q.empty()) {
        int x=Q.front(); Q.pop();
        for (int i = 0; i < G[x].size(); i++)
        {
            int v = e[G[x][i]].to;
            if (!dep[v])
            {
                ++gap[dep[v] = dep[x]+1];
                Q.push(v);
            }
        }
    }
}
int augment(int x, int a)
{
    if (x == t || !a) return a;
    int flow = 0;
    for (int &i=cur[x]; i < G[x].size(); i++)
    {
        Edge& b = e[G[x][i]];
        if (dep[x] == dep[b.to] + 1 && b.cap > b.flow) {
            int tmp = augment(b.to, min(a, b.cap - b.flow));
            flow += tmp;
            a -= tmp;
            b.flow += tmp;
            e[G[x][i]^1].flow -= tmp;
            if (!a) return flow;
        }
    }
    if (!(--gap[dep[x]])) dep[s] = n+1;
    ++gap[++dep[x]], cur[x] = 0;
    return flow;
}
ll maxFlow()
{
    init();
    ll ans = 0;
    while (dep[s] <= n) ans += augment(s, INF);
    for (int i = 0; i < G[s].size(); ++i) {
        if (e[G[s][i]].cap > e[G[s][i]].flow) return -1;
    }
    return ans;
}
void addEdge(int u, int v, int l, int c, int i)
{
    e.push_back((Edge){u, v, c-l, 0, l});
    e.push_back((Edge){v, u, 0, 0, 0});
    G[u].push_back(i);
    G[v].push_back(i^1);
    R[u] -= l;
    R[v] += l;
}
void Clear()
{
    e.clear();
    for (int i = 0; i <= n; ++i) G[i].clear();
    memset(R, 0, sizeof R);
    n = m = s = t = 0;
}
int main()
{
    int T;
    scanf("%d", &T);
    for (int Kase=0; Kase<T; ++Kase)
    {
    	if (Kase) {Clear(); putchar('\n');}
	scanf("%d%d", &n, &m);
        for (int i = 0; i < m; ++i) {
            int u, v, l ,c;
            scanf("%d%d%d%d", &u, &v, &l, &c);
            addEdge(u, v, l, c, i << 1);
        }
        s = ++n, t = ++n;
        int j = m-1;
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            if (R[i] > 0) addEdge(s, i, 0, R[i], (++j) << 1);
            else if (R[i] < 0) addEdge(i, t, 0, -R[i], (++j) << 1);
        }
        ll a = maxFlow();

//        printf("maxflow = %lld\n", a);
//        for (int i = 0; i <= j; ++i) {
//            printf("%d -> %d (%d/%d)\n", e[i << 1].from, e[i << 1].to, e[i << 1].flow, e[i << 1].cap);
//        } //这一部分查看可以看新图的流量情况

        if (a == -1) {printf("NO\n"); continue;}
        printf("YES\n");
        for (int i = 0; i < m; ++i)
            printf("%d\n", e[i << 1].flow+e[i << 1].min);
    }
    return 0;
}

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