POJ 2195：Going Home（最小费用最大流）

Posted 2020-08-24 Shadowdsp

http://poj.org/problem?id=2195

题意：有一个地图里面有N个人和N个家，每走一格的花费是1，问让这N个人分别到这N个家的最小花费是多少。

思路：通过这个题目学了最小费用最大流。最小费用最大流是保证在流量最大的情况下，使得费用最小。

建图是把S->人->家->T这些边弄上形成一个网络，边的容量是1（因为一个人只能和一个家匹配），边的费用是曼哈顿距离，反向边的费用是-cost。

算法的思想大概是通过SPFA找增广路径，并且找的时候费用是可以松弛的。当找到这样一条增广路就进行更新。注意这里的费用是单位流量的费用。反向边权为-cost是因为悔棋的时候费用要增加cost。

  1 #include <cstdio>
  2 #include <cstring>
  3 #include <queue>
  4 #include <vector>
  5 #include <algorithm>
  6 using namespace std;
  7 #define N 205
  8 #define INF 0x3f3f3f3f
  9 struct node {
 10     int x, y;
 11     node () {}
 12     node (int x, int y) : x(x), y(y) {}
 13 };
 14 struct Edge {
 15     int cap, u, v, cost;
 16     Edge() {}
 17     Edge(int u, int v, int cap, int cost) : u(u), v(v), cap(cap), cost(cost) {}
 18 }edge[N*N];
 19 vector<node> p, h;
 20 vector<int> G[N];
 21 int tot, dis[N], inq[N], pre[N], S, T;
 22 
 23 void AddEdge(int u, int v, int cap, int cost) {
 24     edge[tot] = Edge(u, v, cap, cost);
 25     G[u].push_back(tot++);
 26     edge[tot] = Edge(v, u, 0, -cost); // 表示反向增广(悔棋)的时候费用增加cost
 27     G[v].push_back(tot++);
 28 }
 29 
 30 int CalDis(int x1, int y1, int x2, int y2) {
 31     return abs(x1 - x2) + abs(y1 - y2);
 32 }
 33 
 34 bool SPFA() {
 35     memset(inq, 0, sizeof(inq));
 36     memset(dis, INF, sizeof(dis));
 37     queue<int> que; que.push(S);
 38     dis[S] = 0; inq[S] = 1;
 39     while(!que.empty()) {
 40         int u = que.front(); que.pop(); inq[u] = 0;
 41         for(int i = 0; i < G[u].size(); i++) {
 42             Edge &e = edge[G[u][i]];
 43             if(e.cap > 0 && dis[e.v] > e.cost + dis[u]) { 
 44             // 当可以增广并且费用可以松弛的时候
 45                 dis[e.v] = e.cost + dis[u];
 46                 pre[e.v] = G[u][i]; // 记录路径
 47                 if(inq[e.v]) continue;
 48                 que.push(e.v); inq[e.v] = 1;
 49             }
 50         }
 51     }
 52     return dis[T] < INF; // 返回是否有增广路径
 53 }
 54 
 55 void MFMC(int &mincost, int &maxflow) {
 56     int ans = 0, flow = INF, p;
 57     // 从汇点沿着此次增广的路径往回走,当找到源点的时候退出
 58     for(int u = T; u; u = edge[p].u) {
 59         p = pre[u]; // 找增广的流量
 60         if(edge[p].cap < flow) flow = edge[p].cap;
 61     }
 62     for(int u = T; u; u = edge[p].u) {
 63         p = pre[u];
 64         edge[p].cap -= flow; // 更新每条边的流量
 65         edge[p^1].cap += flow;
 66         ans += flow * edge[p].cost; // 费用 = 单位费用 * 流量
 67     }
 68     mincost += ans, maxflow += flow;
 69 }
 70 
 71 int main() {
 72     int n, m;
 73     char s[105];
 74     while(scanf("%d%d", &n, &m), n + m) {
 75         p.clear(); h.clear();
 76         for(int i = 0; i < n; i++) {
 77             scanf("%s", s);
 78             for(int j = 0; j < m; j++) {
 79                 if(s[j] == ‘H‘) h.push_back(node(i, j));
 80                 if(s[j] == ‘m‘) p.push_back(node(i, j));
 81             }
 82         }
 83         tot = 0; int sz1 = p.size(), sz2 = h.size();
 84         S = 0, T = sz1 + sz2 + 1;
 85         for(int i = 0; i <= T; i++) G[i].clear();
 86         for(int i = 0; i < sz1; i++) // S到man
 87             AddEdge(S, i + 1, 1, 0);
 88         for(int i = 0; i < sz2; i++) // house到T
 89             AddEdge(i + 1 + sz1, T, 1, 0);
 90         for(int i = 0; i < sz1; i++) {
 91             for(int j = 0; j < sz2; j++) {
 92                 int c = CalDis(p[i].x, p[i].y, h[j].x, h[j].y);
 93                 AddEdge(i + 1, j + 1 + sz1, 1, c);
 94             }
 95         }
 96 
 97         int mincost = 0, maxflow = 0;
 98         while(SPFA()) MFMC(mincost, maxflow);
 99         printf("%d\n", mincost);
100     }
101     return 0;
102 }