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BZOJ 1061: [Noi2008]志愿者招募(线性规划与网络流)

时间:2017-11-21 14:23:20      阅读:162      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:观察   def   进一步   流量   img   ring   https   ref   com   

 http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=1061

题意:

技术分享图片

 

思路:

直接放上大神的建模过程!!!(https://www.byvoid.com/zhs/blog/noi-2008-employee

这道题正确的解法是构造网络,求网络最小费用最大流,但是模型隐藏得较深,不易想到。构造网络是该题的关键,以下面一个例子说明构图的方法和解释。

例如一共需要4天,四天需要的人数依次是4,2,5,3。有5类志愿者,如下表所示:

种类 1 2 3 4 5
时间 1-2 1-1 2-3 3-3 3-4
费用 3 4 3 5 6

设雇佣第i类志愿者的人数为X[i],每个志愿者的费用为V[i],第j天雇佣的人数为P[j],则每天的雇佣人数应满足一个不等式,如上表所述,可以列出

P[1] = X[1] + X[2] >= 4

P[2] = X[1] + X[3] >= 2

P[3] = X[3] + X[4] +X[5] >= 5

P[4] = X[5] >= 3

对于第i个不等式,添加辅助变量Y[i] (Y[i]>=0) ,可以使其变为等式

P[1] = X[1] + X[2] - Y[1] = 4

P[2] = X[1] + X[3] - Y[2] = 2

P[3] = X[3] + X[4] +X[5] - Y[3] = 5

P[4] = X[5] - Y[4] = 3

在上述四个等式上下添加P[0]=0,P[5]=0,每次用下边的式子减去上边的式子,得出

① P[1] - P[0] = X[1] + X[2] - Y[1] = 4

② P[2] - P[1] = X[3] - X[2] -Y[2] +Y[1] = -2

③ P[3] - P[2] = X[4] + X[5] - X[1] - Y[3] + Y[2] =3

④ P[4] - P[3] = - X[3] - X[4] + Y[3] - Y[4] = -2

⑤ P[5] - P[4] = - X[5] + Y[4] = -3

观察发现,每个变量都在两个式子中出现了,而且一次为正,一次为负。所有等式右边和为0。接下来,根据上面五个等式构图。

  • 每个等式为图中一个顶点,添加源点S和汇点T。
  • 如果一个等式右边为非负整数c,从源点S向该等式对应的顶点连接一条容量为c,权值为0的有向边;如果一个等式右边为负整数c,从该等式对应的顶点向汇点T连接一条容量为c,权值为0的有向边。
  • 如果一个变量X[i]在第j个等式中出现为X[i],在第k个等式中出现为-X[i],从顶点j向顶点k连接一条容量为∞,权值为V[i]的有向边。
  • 如果一个变量Y[i]在第j个等式中出现为Y[i],在第k个等式中出现为-Y[i],从顶点j向顶点k连接一条容量为∞,权值为0的有向边。

构图以后,求从源点S到汇点T的最小费用最大流,费用值就是结果。

根据上面的例子可以构造出如下网络,红色的边为每个变量X代表的边,蓝色的边为每个变量Y代表的边,边的容量和权值标已经标出(蓝色没有标记,因为都是容量∞,权值0)。

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在这个图中求最小费用最大流,流量网络如下图,每个红色边的流量就是对应的变量X的值。

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所以,答案为43+23+3*6=36。

上面的方法很神奇得求出了结果,思考为什么这样构图。我们将最后的五个等式进一步变形,得出以下结果

① - X[1] - X[2] + Y[1] + 4 = 0

② - X[3] + X[2] + Y[2] - Y[1] - 2 = 0

③ - X[4] - X[5] + X[1] + Y[3] - Y[2] + 3 = 0

④ X[3] + X[4] - Y[3] + Y[4] - 2 = 0

⑤ X[5] - Y[4] - 3 = 0

可以发现,每个等式左边都是几个变量和一个常数相加减,右边都为0,恰好就像网络流中除了源点和汇点的顶点都满足流量平衡。每个正的变量相当于流入该顶点的流量,负的变量相当于流出该顶点的流量,而正常数可以看作来自附加源点的流量,负的常数是流向附加汇点的流量。因此可以据此构造网络,求出从附加源到附加汇的网络最大流,即可满足所有等式。而我们还要求技术分享图片最小,所以要在X变量相对应的边上加上权值,然后求最小费用最大流

  1 #include<iostream>
  2 #include<algorithm>
  3 #include<cstring>
  4 #include<cstdio>
  5 #include<vector>
  6 #include<stack>
  7 #include<queue>
  8 #include<cmath>
  9 #include<map>
 10 #include<set>
 11 using namespace std;
 12 typedef long long ll;
 13 typedef pair<int,int> pll;
 14 const int INF = 0x3f3f3f3f;
 15 const int maxn = 1000 + 5;
 16 
 17 int n,m;
 18 
 19 struct Edge
 20 {
 21     int from, to, cap, flow, cost;
 22     Edge(int u, int v, int c, int f, int w) :from(u), to(v), cap(c), flow(f), cost(w) {}
 23 };
 24 
 25 struct MCMF
 26 {
 27     int n, m;
 28     vector<Edge> edges;
 29     vector<int> G[maxn];
 30     int inq[maxn];
 31     int d[maxn];
 32     int p[maxn];
 33     int a[maxn];
 34 
 35     void init(int n)
 36     {
 37         this->n = n;
 38         for (int i = 0; i<n; i++) G[i].clear();
 39         edges.clear();
 40     }
 41 
 42     void AddEdge(int from, int to, int cap, int cost)
 43     {
 44         edges.push_back(Edge(from, to, cap, 0, cost));
 45         edges.push_back(Edge(to, from, 0, 0, -cost));
 46         m = edges.size();
 47         G[from].push_back(m - 2);
 48         G[to].push_back(m - 1);
 49     }
 50 
 51     bool BellmanFord(int s, int t, int &flow, int & cost)
 52     {
 53         for (int i = 0; i<n; i++) d[i] = INF;
 54         memset(inq, 0, sizeof(inq));
 55         d[s] = 0; inq[s] = 1; p[s] = 0; a[s] = INF;
 56 
 57         queue<int> Q;
 58         Q.push(s);
 59         while (!Q.empty()){
 60             int u = Q.front(); Q.pop();
 61             inq[u] = 0;
 62             for (int i = 0; i<G[u].size(); i++){
 63                 Edge& e = edges[G[u][i]];
 64                 if (e.cap>e.flow && d[e.to]>d[u] + e.cost){
 65                     d[e.to] = d[u] + e.cost;
 66                     p[e.to] = G[u][i];
 67                     a[e.to] = min(a[u], e.cap - e.flow);
 68                     if (!inq[e.to]) { Q.push(e.to); inq[e.to] = 1; }
 69                 }
 70             }
 71         }
 72 
 73         if (d[t] == INF) return false;
 74         flow += a[t];
 75         cost += d[t] * a[t];
 76         for (int u = t; u != s; u = edges[p[u]].from)
 77         {
 78             edges[p[u]].flow += a[t];
 79             edges[p[u] ^ 1].flow -= a[t];
 80         }
 81         return true;
 82     }
 83 
 84     int MincostMaxdflow(int s, int t){
 85         int flow = 0, cost = 0;
 86         while (BellmanFord(s, t, flow, cost));
 87         return cost;
 88     }
 89 }t;
 90 
 91 int a[maxn];
 92 
 93 int main()
 94 {
 95     //freopen("in.txt","r",stdin);
 96     scanf("%d%d",&n,&m);
 97     int src = 0, dst = n+2;
 98     t.init(dst+1);
 99     for(int i=1;i<=n;i++)  scanf("%d",&a[i]);
100     a[0] = a[n+1] = 0;
101     for(int i=1;i<=n+1;i++)
102     {
103         int tmp = a[i] - a[i-1];
104         if(tmp>0)  t.AddEdge(src,i,tmp,0);
105         else t.AddEdge(i,dst,-tmp,0);
106     }
107     for(int i=1;i<=n;i++)  t.AddEdge(i+1,i,INF,0);
108     for(int i=1;i<=m;i++)
109     {
110         int x,y,z;
111         scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
112         t.AddEdge(x,y+1,INF,z);
113     }
114     printf("%d\n",t.MincostMaxdflow(src,dst));
115     return 0;
116 }

 

BZOJ 1061: [Noi2008]志愿者招募(线性规划与网络流)

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原文地址:http://www.cnblogs.com/zyb993963526/p/7871956.html

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