线性规划与网络流24题 10餐巾计划问题
餐巾计划问题 |
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description |
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一个餐厅在相继的N 天里，每天需用的餐巾数不尽相同。假设第i天需要ri块餐巾(i=1，2，…，N)。餐厅可以购买新的餐巾，每块餐巾的费用为p分；或者把旧餐巾送到快洗部，洗一块需m天，其费用为f 分；或者送到慢洗部，洗一块需n 天(n > m)，其费用为s < f 分。每天结束时，餐厅必须决定将多少块脏的餐巾送到快洗部，多少块餐巾送到慢洗部，以及多少块保存起来延期送洗。但是每天洗好的餐巾和购买的新餐巾数之和，要满足当天的需求量。
试设计一个算法为餐厅合理地安排好N 天中餐巾使用计划，使总的花费最小。
编程找出一个最佳餐巾使用计划.
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input |
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多组数据输入.
每组输入第1 行有6 个正整数N,p,m,f,n,s。N 是要安排餐巾使用计划的天数；p 是每块新餐巾的费用；m 是快洗部洗一块餐巾需用天数；f 是快洗部洗一块餐巾需要的费用；n是慢洗部洗一块餐巾需用天数；s是慢洗部洗一块餐巾需要的费用。接下来的N 行是餐厅在相继的N 天里，每天需用的餐巾数。
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output |
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每组输出餐厅在相继的N 天里使用餐巾的最小总花费
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sample_input |
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3 10 2 3 3 2
5
6
7
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sample_output |
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145
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【问题分析】
网络优化问题，用最小费用最大流解决。
【建模方法】
把每天分为二分图两个集合中的顶点Xi,Yi，建立附加源S汇T。
1、从S向每个Xi连一条容量为ri，费用为0的有向边。
2、从每个Yi向T连一条容量为ri，费用为0的有向边。
3、从S向每个Yi连一条容量为无穷大，费用为p的有向边。
4、从每个Xi向Xi+1(i+1<=N)连一条容量为无穷大，费用为0的有向边。
5、从每个Xi向Yi+m(i+m<=N)连一条容量为无穷大，费用为f的有向边。
6、从每个Xi向Yi+n(i+n<=N)连一条容量为无穷大，费用为s的有向边。
求网络最小费用最大流，费用流值就是要求的最小总花费。
【建模分析】
这个问题的主要约束条件是每天的餐巾够用，而餐巾的来源可能是最新购买，也可能是前几天送洗，今天刚刚洗好的餐巾。每天用完的餐巾可以选择送到快洗部或慢洗部，或者留到下一天再处理。
经过分析可以把每天要用的和用完的分离开处理，建模后就是二分图。二分图X集合中顶点Xi表示第i天用完的餐巾，其数量为ri，所以从S向Xi连接容量为ri的边作为限制。Y集合中每个点Yi则是第i天需要的餐巾，数量为ri，与T连接的边容量作为限制。每天用完的餐巾可以选择留到下一天（Xi->Xi+1），不需要花费，送到快洗部(Xi->Yi+m)，费用为f，送到慢洗部(Xi->Yi+n)，费用为s。每天需要的餐巾除了刚刚洗好的餐巾，还可能是新购买的(S->Yi)，费用为p。
在网络上求出的最小费用最大流，满足了问题的约束条件（因为在这个图上最大流一定可以使与T连接的边全部满流，其他边只要有可行流就满足条件），而且还可以保证总费用最小，就是我们的优化目标。
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涨姿势了..............
#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
const int OO=1e9;//无穷大
const int maxm=1111111;//边的最大数量，为原图的两倍
const int maxn=2222;//点的最大数量
int node,src,dest,edge;//node节点数，src源点，dest汇点，edge边数
int head[maxn],p[maxn],dis[maxn],q[maxn],vis[maxn];//head链表头，p记录可行流上节点对应的反向边，dis计算距离
struct edgenode
{
int to;//边的指向
int flow;//边的容量
int cost;//边的费用
int next;//链表的下一条边
} edges[maxm];
void prepare(int _node,int _src,int _dest);
void addedge(int u,int v,int f,int c);
bool spfa();
inline int min(int a,int b)
{
return a<b?a:b;
}
inline void prepare(int _node,int _src,int _dest)
{
node=_node;
src=_src;
dest=_dest;
for (int i=0; i<node; i++)
{
head[i]=-1;
vis[i]=false;
}
edge=0;
}
void addedge(int u,int v,int f,int c)
{
edges[edge].flow=f;
edges[edge].cost=c;
edges[edge].to=v;
edges[edge].next=head[u];
head[u]=edge++;
edges[edge].flow=0;
edges[edge].cost=-c;
edges[edge].to=u;
edges[edge].next=head[v];
head[v]=edge++;
}
bool spfa()
{
int i,u,v,l,r=0,tmp;
for (i=0; i<node; i++) dis[i]=OO;
dis[q[r++]=src]=0;
p[src]=p[dest]=-1;
for (l=0; l!=r; ((++l>=maxn)?l=0:1))
{
for (i=head[u=q[l]],vis[u]=false; i!=-1; i=edges[i].next)
{
if (edges[i].flow&&dis[v=edges[i].to]>(tmp=dis[u]+edges[i].cost))
{
dis[v]=tmp;
p[v]=i^1;
if (vis[v]) continue;
vis[q[r++]=v]=true;
if (r>=maxn) r=0;
}
}
}
return p[dest]>=0;
}
int spfaflow()
{
int i,ret=0,delta;
while (spfa())
{
//按记录原路返回求流量
for (i=p[dest],delta=OO; i>=0; i=p[edges[i].to])
{
delta=min(delta,edges[i^1].flow);
}
for (int i=p[dest]; i>=0; i=p[edges[i].to])
{
edges[i].flow+=delta;
edges[i^1].flow-=delta;
}
ret+=delta*dis[dest];
}
return ret;
}
int main()
{
int N,p,m,f,n,s;
while (~scanf("%d%d%d%d%d%d",&N,&p,&m,&f,&n,&s))
{
prepare(N+N+2,0,N+N+1);
for (int i=1;i<=N;i++)
{
int r;
scanf("%d",&r);
addedge(src,i,r,0);
addedge(i+N,dest,r,0);
if (i+1<=N) addedge(i,i+1,OO,0);
addedge(src,i+N,OO,p);
if (i+m<=N) addedge(i,N+i+m,OO,f);
if (i+n<=N) addedge(i,N+i+n,OO,s);
}
printf("%d\n",spfaflow());
}
return 0;
}
