图论 —— 网络流

【概述】

网络流是一个适用范围极广的模型,相关的算法也很多,大体分为最大流、最小割、费用流三类。

对于网络流类型的题来说,一般根据题意,分析后建出图后,套用相关模版,即可解决问题。

关于网络流的基本概念与建模技巧:点击这里

【算法】

1.最大流算法

求最大流算法分为两类,一种是增广路算法,一种是预留推进算法。

增广路算法,常用的有时间复杂度 O(n*m*m) 的 FF 算法、EK 算法,上界为 O(n*n*m) 的 Dinic 算法,以及对 Dinic 进行改进的 ISAP 算法;压入与重标记算法又称预留推进算法,其时间复杂度为 O(n*n*m)

2.最大流最小割

求最大流的最小割时,根据最大流最小割定理,可以在求最大流的过程中求出最小割,一般常用的是 Dinic 算法。

若网络流的图是一个平面图,那么可以将其转为对偶图,然后跑最短路算法

若要求最大权闭合子图,可以转为最小割问题,然后利用 Dinic 来解决

若要求最大密度子图,那么需要利用 01 分数规划来分析,从而转换模型

3.费用流

一个网络流图中最大流的流量是唯一的,但是达到最大流量时,每条边上的流量分配是不唯一的。 

若给网络流图中的每条边都设置一个费用 cost,表示单位流量流经该边时会导致花费 cost,那么在这些流量均为最大流的流量分配 f 中,存在一个流量总花费最小的最大流方案。

即:min{sum(cost(i, j)*f(i,j)},其中 cost (i, j) 属于方案 f 中的边,f(i,j) 为边 (i,j) 上的流量,f 为某一个最大流方案

求解最小费用最大流最常用的算法是基于 SPFA 的 MCMF 算法:点击这里

由于 MCMF 算法是基于是 SPFA,而有时会卡 SPFA,因此除 MCMF 外,还有基于 Dijkstra 费用流:点击这里

除以上两种求费用流的方法外,还有一种更为高效的费用流算法,即 zkw 费用流:点击这里

【例题】

除例题外,可参考 Edelweiss 的《网络流建模汇总》,具体内容:点击这里

1.最大流

  1. Flow Problem(HDU-3549)(EK)点击这里 
  2. PIGS(POJ-1149)(EK)点击这里
  3. Drainage Ditches(POJ-1273)(Dinic)点击这里
  4. Dining(POJ-3281)(Dinic)点击这里
  5. Magic Potion(Gym - 101981I)(Dinic)点击这里

2.最小割

  1. Maximum Flow(2017 ACM-ICPC 亚洲区(西安赛区)网络赛 E)(割的应用)点击这里
  2. Path(HDU-6582)(SPFA+最小割)点击这里
  3. Harmonious Army(HDU-6598)(最小割)点击这里
  4. 狼抓兔子(HYSBZ-1001)(平面图转对偶图)点击这里
  5. Firing(POJ-2987)(最大权闭合子图)点击这里

3.费用流

  1. Build String(CF-237E)(MCMF)点击这里
  2. Our Journey of Dalian Ends(2017 ACM-ICPC 亚洲区(乌鲁木齐赛区)网络赛 J)(MCMF)点击这里
  3. K Subsequence(HDU-6611)(基于 Dijkstra 的费用流)点击这里
  4. 最小费用最大流(洛谷-P3381)(zkw费用流)点击这里
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