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网络最大流入门

时间:2018-01-12 00:01:10      阅读:205      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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前言

网络最大流是网络流中最基础也是最重要的部分,后边的许多模型也都是由最大流问题引申而来的

最大流

在研究这个问题之前,让我们先来学习一下前置知识

 

以下面这张图为例

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可行流

设$f(u,v)$表示边$(u,v)$的当前容量上限

设$c(u,v)$表示边$(u,v)$的最大容量上限

如果网络流图中的流量满足

  • 源点$S$:流出量$=$流量总量
  • 汇点$T$:流入量$=$流量总量
  • 任意边$(u,v)$:$0<=f(u,v)<=c(u,v)$

则称该流为一个可行流

最大流

定义:在所有可行流中流量最大的流

那么我们如何求解这个东西呢?

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很显然的一种思路就是找到整个网络中的容量上限最小的边

增广(就是加流量)这条路径,不断的重复

 

暂且不说这么做时间复杂度如何

我们先考虑一下它的正确性。

这么做貌似很有道理,

但是!

以上图为例,如只是无脑增广的话,很可能对SABT这条边进行增广,而增广完这条边后,就再也没有可以增广的路径了,求出的最大流为$3$,下图为增广后的网络流图

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很显然,这么做是错的,因为我们可以分别增广$SAT$,$SBT$这两条路径,得到的流量为$6$

那怎么解决这个问题呢?

 

我们需要引入一个非常重要的概念——反向边

例如,对于$SA$这条容量为$3$的边,我们可以认为存在一条容量为$0$的边$AS$与之对应,对于$SA$进行增广,即减小它的容量上限,相当于增大$AS$的容量上限

也就是说,我们允许从$SA$流出的流量倒流回去,给它一个悔改的机会

 

这样,对于上图而言,我们可以借助反向边来更改自己的错误操作,建立反向边后的图如下图所示

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这样我们便又有了一条新的增广路$SBAT$,对这条路径进行增广后我们便可以得到网络最大流为$5$

 

考虑一下,为什么这样是对的?

 

原因很简单,造成我们刚开始做出错误决策的边为$AB$,最大流本不应经过这里,但是我们却无脑的经过了这里

因为反向边$BA$的存在,我们又把从$A$流向$B$的流量给退了回去。这就相当于没有经过$AB$这条边

 

(本节以下内容读者可以直接略过,属于本蒟蒻瞎扯,可能把读者带到沟里面,目前已有一人受害)

反向弧到这里本就应该结束了,但是本蒟蒻在学习的过程中一直有个问题不明白

为什么加反向弧是对的?

如果不考虑反向弧,我们选择的路径为$SAT$,$SBT$,但是加了反向弧之后我们的路径貌似不是这么选的啊。。

尤其是$AT$这条边的流量,本应该是从$SA$流过来,但实际是从$SB$流过来。

这样为什么是对的呢?

这个问题我思考了很长时间,最终得出了一个很不靠谱的结论

因为经过$AB$这条边的流量为$SA,AB,BT$的最小值,然后xjb分情况讨论一下,%……&*()()*&……%¥)(大概要分个一二十种情况吧,然后发现都是对的,其实就是各边之间的流量等效替代问题。。。)

看到这儿的同学,恭喜你们被带到坑里啦O(∩_∩)O哈哈~

实现

我目前见过的最大流算法有以下几种

EK(最简单,很慢)

Dinic(最常见,性能良好)

ISAP(也比较常见,性能很好)

最高标号预流推进(HLPP) (没学过。。)

前置重贴标签(什么鬼。。。)

 

在书上看到过据说可以使用动态树优化最大流算法,但是把百度翻遍了也没找到。。。

 

由于想讲的详细一些,所以想了一下把每个算法分开讲吧,我会尽快更新哒:grinning:

(最近这几天可能不太好办了,因为博主在外面学(bei)习(nue),只有晚上才能更博客)

 

网络最大流入门

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原文地址:https://www.cnblogs.com/zwfymqz/p/8270691.html

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