BZOJ 1061: [Noi2008]志愿者招募（线性规划与网络流）

Posted 2020-10-15 谦谦君子，陌上其华

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

题意：

 

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)。

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。

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。

 

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<stack>
#include<queue>
#include<cmath>
#include<map>
#include<set>
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef pair<int,int> pll;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
const int maxn = 1000 + 5;

int n,m;

struct Edge
{
    int from, to, cap, flow, cost;
    Edge(int u, int v, int c, int f, int w) :from(u), to(v), cap(c), flow(f), cost(w) {}
};

struct MCMF
{
    int n, m;
    vector<Edge> edges;
    vector<int> G[maxn];
    int inq[maxn];
    int d[maxn];
    int p[maxn];
    int a[maxn];

    void init(int n)
    {
        this->n = n;
        for (int i = 0; i<n; i++) G[i].clear();
        edges.clear();
    }

    void AddEdge(int from, int to, int cap, int cost)
    {
        edges.push_back(Edge(from, to, cap, 0, cost));
        edges.push_back(Edge(to, from, 0, 0, -cost));
        m = edges.size();
        G[from].push_back(m - 2);
        G[to].push_back(m - 1);
    }

    bool BellmanFord(int s, int t, int &flow, int & cost)
    {
        for (int i = 0; i<n; i++) d[i] = INF;
        memset(inq, 0, sizeof(inq));
        d[s] = 0; inq[s] = 1; p[s] = 0; a[s] = INF;

        queue<int> Q;
        Q.push(s);
        while (!Q.empty()){
            int u = Q.front(); Q.pop();
            inq[u] = 0;
            for (int i = 0; i<G[u].size(); i++){
                Edge& e = edges[G[u][i]];
                if (e.cap>e.flow && d[e.to]>d[u] + e.cost){
                    d[e.to] = d[u] + e.cost;
                    p[e.to] = G[u][i];
                    a[e.to] = min(a[u], e.cap - e.flow);
                    if (!inq[e.to]) { Q.push(e.to); inq[e.to] = 1; }
                }
            }
        }

        if (d[t] == INF) return false;
        flow += a[t];
        cost += d[t] * a[t];
        for (int u = t; u != s; u = edges[p[u]].from)
        {
            edges[p[u]].flow += a[t];
            edges[p[u] ^ 1].flow -= a[t];
        }
        return true;
    }

    int MincostMaxdflow(int s, int t){
        int flow = 0, cost = 0;
        while (BellmanFord(s, t, flow, cost));
        return cost;
    }
}t;

int a[maxn];

int main()
{
    //freopen("in.txt","r",stdin);
    scanf("%d%d",&n,&m);
    int src = 0, dst = n+2;
    t.init(dst+1);
    for(int i=1;i<=n;i++)  scanf("%d",&a[i]);
    a[0] = a[n+1] = 0;
    for(int i=1;i<=n+1;i++)
    {
        int tmp = a[i] - a[i-1];
        if(tmp>0)  t.AddEdge(src,i,tmp,0);
        else t.AddEdge(i,dst,-tmp,0);
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)  t.AddEdge(i+1,i,INF,0);
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int x,y,z;
        scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
        t.AddEdge(x,y+1,INF,z);
    }
    printf("%d\\n",t.MincostMaxdflow(src,dst));
    return 0;
}