咕咕咕-HLPP算法

风流意气都作罢 提交于 2019-11-30 20:00:30

hlpp(欢乐婆婆)算法总结

突然发现咕了好久(X)

  emm先大概说一下,hlpp是针对网络流算法的一种复杂度更优的算法,基于预流推进(即模拟) 复杂度上界为 n2根号m 且跑不满

(所以学会了它,可以解决绝大部分dinic能解决的问题,以及绝大部分dinic不能解决的问题

先把以前的dinic算法放一下吧

你谷P3376 网络最大流模板

#include<bits/stdc++.h>
#define re register
using namespace std;
const int maxxx=(1ll<<31)-1;
inline int read()
{
    register int x=0,f=1; char ch=getchar();
    while(ch<'0'||ch>'9') {if(ch=='-') f=-1; ch=getchar();}
    while(ch>='0'&&ch<='9') {x=x*10+ch-'0'; ch=getchar();}
    return x*f;
}
struct node
{
    int to,nxt,dis;
}e[210000];
int head[100010],cur[100010],cnt=-1;
void add(int u,int v,int w)
{
    e[++cnt].to=v;
    e[cnt].dis=w;
    e[cnt].nxt=head[u];
    head[u]=cnt;
}
int d[100010],n,m,s,t;
bool bfs()
{
    queue<int> q;
    q.push(s);
    memset(d,-1,sizeof(d));
    d[s]=0;
    while(!q.empty())
    {
        int u=q.front();
        q.pop();
        for(int i=head[u];i!=-1;i=e[i].nxt)
        {
            int v=e[i].to;
            if(e[i].dis && d[v]==-1)
            {
                d[v]=d[u]+1;
                q.push(v);
            }
        }
    }
    return (d[t]!=-1);
}
int dfs(int u,int flow)
{
    if(u==t) return flow;
    int tmp=0,newflow;
    for(int i=cur[u ];i!=-1;i=e[i].nxt)
    {
        int v=e[i].to;
        if(d[v]==d[u]+1 && e[i].dis)
        {
            newflow=dfs(v,min(flow,e[i].dis));
            flow-=newflow;
            e[i].dis-=newflow;
            tmp+=newflow;
            e[i^1].dis+=newflow;
            if(!flow) break;
        }
    }
    if(!tmp) d[u]=-1;
    return tmp;
}
void dinic()
{
    int maxflow=0;
    while(bfs())
    {
        for(re int i=1;i<=n;++i) cur[i]=head[i];
        maxflow+=dfs(s,maxxx);
    }
    printf("%d\n",maxflow);
}
int main()
{
    memset(head,-1,sizeof(head));
    n=read(); m=read(); s=read(); t=read();
    for(re int i=1;i<=m;++i)
    {
        int x,y,z;
        x=read(); y=read(); z=read();
        add(x,y,z); add(y,x,0);
    }
    dinic();
}

  Dinic算法的基本思想就是找增广路,去进行流量增广的一种(贪心?)算法。然后为了能够保证正确性,反向给自己反悔的机会

(咱也不知道模拟费用流啥的算法是啥

  但是这个HLPP算法呢,并不是基于增广路算法的网络流,而是基于另一种(贪心?)算法,去进行预流推进

(循环屁放了第二遍)

  基本思想:

  先说一下基本思想吧: 这个算法是允许每个点储存一个流量的(超额流),不过要保证到了最后除了源点汇点以外的点超额流为0(达到动态平衡(笑))

  所以为了每个节点储存的超额流能够推送出去,引入了高度的概念(越来越像模拟了)

  同时在引入了高度后,就可以避免两个节点互相推送超额流的情况

  不过,想一想,为什么,在现实生活中的水坑,就是一个例子,我们把超额流推给低的节点,结果有的水流就积攒到了这个水坑里,因为四周都比他高,而可怜的水坑

  承受着巨大的超额流结果推送不出去,我们就死循环了。

  所以咋办呢?  要抬高这样的点的高度(废话

  这个操作叫做重贴标签

  (什么最小顶标和啊什么的我是完全不会

  具体实现过程:

  我们使用e[i]表示一个点的超额流,h[i]表示一个点的高度

  从汇点开始进行bfs赋值高度(这里与网络流的分层图不同,为了保证可以流到汇点,必须让高度递增

  每次处理高度最高且超额流不为0的点(用优先队列维护) ,并对其进行推流操作把所有能推的都尽量推出去,不用担心正确性,因为...

 

 

  就算不对也可以让人家再退回来鸭!

  所以算法的正确性一目了然,和增广路的贪心反悔是相同的

    接下来如果e[u]还是不等于0,就要进行重贴标签,去抬高高度继续等待推流

   最后如果除了源点汇点,其他超额流都是0,那么说明方案合法,此时汇点的超额流就是原图最大流

  优化:

  为了这个优秀的算法在实现时能完全优于增广路算法,加入一个船新优化(该优化比增广路中当前弧优化更优

  GAP优化

  我们还可以发现如果一个点v在被重贴标签以后,如果它原来的高度已经没有其它点,那么高于它的点一定不能将流量推送到t了。

  所以我们可以将高度大于h[v]且小于n+1的点高度设置为n+1,以便尽快将流量推送给s。

  对于如何判断这个高度已经没有其它节点,可以和ISAP一样用一个gap数组来计数,这就是HLPPgap优化。

  具体实现:

  

#include<bits/stdc++.h>
#define re register
#define il inline
#define inc(i,j,k) for(re int i=j;i<=k;++i)
#define ra(i,u) for(re int i=head[u];i!=-1;i=a[i].nxt)
#define ll long long
#define inf 0x3f3f3f3f
using namespace std;
const int maxm=120010;
const int maxn=2010;
struct node
{
    int to,nxt,flow;
}a[maxm<<1];
int head[maxn],gap[maxn],h[maxn],e[maxn];
bool vis[maxn];
int cnt=-1,n,m,st,ed;
struct cmp {il bool operator () (int x,int y)const{return h[x]<h[y];}};
priority_queue<int,vector<int>,cmp> pq;
queue<int> q;
il void add(int u,int v,int w)
{
    a[++cnt].to=v;
    a[cnt].nxt=head[u];
    a[cnt].flow=w;
    head[u]=cnt;
}
il bool bfs()
{
    memset(h,inf,sizeof(h));
    h[ed]=0;
    q.push(ed);
    while(!q.empty())
    {
        int t=q.front();
        q.pop();
        ra(i,t)
        {
            int v=a[i].to;
            if(a[i^1].flow && h[v]>h[t]+1)
            {
                h[v]=h[t]+1;
                q.push(v);
            }
        }
    }
    return h[st]!=inf;
}
il void push(int u)
{
    ra(i,u)
    {
        int v=a[i].to;
        if((a[i].flow) && (h[v]+1==h[u]))
        {
            int df=min(e[u],a[i].flow);
            a[i].flow-=df;
            a[i^1].flow+=df;
            e[u]-=df;
            e[v]+=df;
            if((v!=st)&&(v!=ed)&&(!vis[v]))
            {
                pq.push(v);
                vis[v]=1;
            }
            if(!e[u])break;
        }
    }
}
il void relabel(int u)
{
    h[u]=inf;
    ra(i,u)
    {
        int v=a[i].to;
        if((a[i].flow)&&(h[v]+1<h[u]))h[u]=h[v]+1;
    }
}
inline int hlpp()
{
    if(!bfs())return 0;
    h[st]=n;
    memset(gap,0,sizeof(gap));
    inc(i,1,n) if(h[i]!=inf)gap[h[i]]++;
    ra(i,st)
    {
        int v=a[i].to;
        if(int f=a[i].flow)
        {
            a[i].flow-=f;a[i^1].flow+=f;
            e[st]-=f;e[v]+=f;
            if(v!=st&&v!=ed&&!vis[v])
            {
                pq.push(v);
                vis[v]=1;
            }
        }
    }
    while(!pq.empty())
    {
        int t=pq.top();pq.pop();
        vis[t]=0;push(t);
        if(e[t])
        {
            gap[h[t]]--;
            if(!gap[h[t]])
            {
                inc(v,1,n)
                {
                    if(v!=st&&v!=ed&&h[v]>h[t]&&h[v]<n+1)
                    {
                        h[v]=n+1;
                    }
                }
            }
            relabel(t);gap[h[t]]++;
            pq.push(t);vis[t]=1;
        }
    }
    return e[ed];
}
signed main()
{
    memset(head,-1,sizeof(head));
    scanf("%d%d%d%d",&n,&m,&st,&ed);
    inc(i,1,m)
    {
        int x,y;
        ll f;
        scanf("%d%d%lld",&x,&y,&f);
        add(x,y,f);
        add(y,x,0);
    }
    ll maxf=hlpp();
    printf("%lld",maxf);
    return 0;
}

这是我照着题解一点一点写的,例题的话等以后再更(窝就是太弱了

最大流——预流推进

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