最小費用流
概要
最短路反復法で最小費用流問題を解く.s-t 最短路に沿って繰り返しフローを流す.流したい分を流しきったか,流れなくなったらやめる.
使い方
solve(s,t,f)
で s-t 最小費用流を求める.
流せなかったら -1 を返す.
負のコストにも対応.
非負の時は h[]
を消してベルマンフォード法に書き換えたほうが実装が楽.
そうするときは if(dist[始点] == inf) continue; すると速くなる.
計算量
$O(f E \log V)$
実装
using Flow = int;
using Cost = int;
const int MAX_V = 100000;
const Cost INF = std::numeric_limits<Cost>::max() / 8;
struct PrimalDual {
struct Edge {
int d;
Flow c, f;
Cost w;
int r, is_r;
Edge(int d_, Flow c_, Flow f_, Cost w_, int r_, bool is_r_)
: d(d_), c(c_), f(f_), w(w_), r(r_), is_r(is_r_) {}
};
int n;
std::vector<std::vector<Edge> > g;
PrimalDual(int n_) : n(n_), g(std::vector<std::vector<Edge> >(n_)) {}
void add_edge(int src, int dst, Flow cap, Cost cost) { // 有向辺
int rsrc = g[dst].size();
int rdst = g[src].size();
g[src].emplace_back(dst, cap, 0, cost, rsrc, false);
g[dst].emplace_back(src, cap, cap, -cost, rdst, true);
}
Cost solve(int s, int t, Flow f) {
Cost res = 0;
static Cost h[MAX_V + 10], dist[MAX_V];
static int prevv[MAX_V + 10], preve[MAX_V + 10];
// std::vector<Cost> h(g.size()), dist(g.size());
// std::vector<int> prevv(g.size()), preve(g.size());
using pcv = std::pair<Cost, int>;
std::priority_queue<pcv, std::vector<pcv>, std::greater<pcv> > q;
std::fill(h, h + n, 0);
while (f > 0) {
std::fill(dist, dist + n, INF);
dist[s] = 0;
q.emplace(0, s);
while (q.size()) {
Cost cd;
int v;
std::tie(cd, v) = q.top();
q.pop();
if (dist[v] < cd) continue;
for (int i = 0; i < (int)(g[v].size()); ++i) {
Edge &e = g[v][i];
if (residue(e) == 0) continue;
if (dist[e.d] + h[e.d] > cd + h[v] + e.w) {
dist[e.d] = dist[v] + e.w + h[v] - h[e.d];
prevv[e.d] = v;
preve[e.d] = i;
q.emplace(dist[e.d], e.d);
}
}
}
if (dist[t] == INF) return -1; // 経路が見つからなかった
// s-t 間最短路に沿って目一杯流す
for (int i = 0; i < n; ++i) h[i] += dist[i];
Flow d = f;
for (int v = t; v != s; v = prevv[v]) {
d = std::min(d, residue(g[prevv[v]][preve[v]]));
}
f -= d;
res += d * h[t];
for (int v = t; v != s; v = prevv[v]) {
Edge &e = g[prevv[v]][preve[v]];
e.f += d;
g[v][e.r].f -= d;
}
}
return res;
}
Flow residue(const Edge &e) { return e.c - e.f; }
// 流量を表示
void show() {
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < (int)(g[i].size()); ++j) {
Edge &e = g[i][j];
if (e.is_r) continue;
printf("%3d->%3d (flow:%d)\n", i, e.d, e.f);
}
}
}
};
検証
AOJ GRL6B http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/review.jsp?rid=2003426