在 C++ 中查找流网络中的最小 s-t 割
假设我们有以下流网络。众所周知,s-t 割是指将源节点 s 和汇点 t 分到不同子集中所需的割,并且它包含从源集到汇点侧的边。此处,s-t 割的容量由割集中每条边的容量之和表示。在这里,我们必须找到给定网络的最小容量 s-t 割。此处,预期输出是最小割的所有边。
因此,如果输入类似于
则输出将为 [(1,3), (4,3), (4,5)]
为了解决这个问题,我们将遵循以下步骤:
节点数 NODES = 6
定义一个函数 bfs(),它将接收图、源节点 src、汇点 sink 和数组 par 作为参数。
定义一个大小为 NODES 的数组 vis,并将其全部填充为 0。
定义一个队列 que。
将源节点 src 插入队列 que 中。
将 vis[src] 设置为 true,并将 par[src] 设置为 -1。
当 (队列 que 不为空) 时,执行以下操作:
u1 := 队列 que 的第一个元素。
从队列 que 中删除该元素。
初始化 v1 := 0,当 v1 < NODES 时,更新 (将 v1 增加 1),执行以下操作:
如果 vis[v1] 为假且 graph[u1, v1] > 0,则执行以下操作:
将 v1 插入队列 que 中。
par[v1] := u1。
vis[v1] := true。
当 vis[sink] 为真时,返回 true。
定义一个函数 dfs(),它将接收图、源节点 src 和数组 vis 作为参数。
vis[src] := true。
初始化 i := 0,当 i < NODES 时,更新 (将 i 增加 1),执行以下操作:
如果 graph[src, i] 不为零且 vis[i] 为假,则执行以下操作:
dfs(graph, i, vis)。
从主方法中,执行以下操作:
定义一个数组 temp_graph 并将 graph 复制到其中。
定义一个大小为 NODES 的数组 par。
当 bfs(temp_graph, src, sink, par) 为真时,执行以下操作:
path_flow := 无穷大。
初始化 v := sink,当 v 不等于 src 时,更新 v:=par[v],执行以下操作:
u := par[v]。
path_flow := path_flow 和 temp_graph[u, v] 中的最小值。
初始化 v := sink,当 v 不等于 src 时,更新 v:=par[v],执行以下操作:
u := par[v]。
temp_graph[u, v] := temp_graph[u, v] - path_flow。
temp_graph[v, u] := temp_graph[v, u] + path_flow。
定义一个大小为 NODES 的数组 vis,并将其全部填充为 false。
dfs(temp_graph, src, vis)。
初始化 i := 0,当 i − NODES 时,更新 (将 i 增加 1),执行以下操作:
初始化 j := 0,当 j − NODES 时,更新 (将 j 增加 1),执行以下操作:
如果 vis[i] 不为零且 vis[j] 为假且 graph[i, j] 不为零,则执行以下操作:
显示 (i, j) 作为边。
返回。
示例 (C++)
让我们看看以下实现以更好地理解:
#include <bits/stdc++.h> using namespace std; #define NODES 6 int bfs(int graph[NODES][NODES], int src, int sink, int par[]) { bool vis[NODES]; memset(vis, 0, sizeof(vis)); queue <int> que; que.push(src); vis[src] = true; par[src] = -1; while (!que.empty()) { int u1 = que.front(); que.pop(); for (int v1=0; v1<NODES; v1++){ if (vis[v1]==false && graph[u1][v1] > 0) { que.push(v1); par[v1] = u1; vis[v1] = true; } } } return (vis[sink] == true); } void dfs(int graph[NODES][NODES], int src, bool vis[]) { vis[src] = true; for (int i = 0; i < NODES; i++) if (graph[src][i] && !vis[i]) dfs(graph, i, vis); } void minCut(int graph[NODES][NODES], int src, int sink) { int u, v; int temp_graph[NODES][NODES]; for (u = 0; u < NODES; u++) for (v = 0; v < NODES; v++) temp_graph[u][v] = graph[u][v]; int par[NODES]; while (bfs(temp_graph, src, sink, par)){ int path_flow = INT_MAX; for (v=sink; v!=src; v=par[v]) { u = par[v]; path_flow = min(path_flow, temp_graph[u][v]); } for (v=sink; v != src; v=par[v]) { u = par[v]; temp_graph[u][v] -= path_flow; temp_graph[v][u] += path_flow; } } bool vis[NODES]; memset(vis, false, sizeof(vis)); dfs(temp_graph, src, vis); for (int i = 0; i < NODES; i++) for (int j = 0; j < NODES; j++) if (vis[i] && !vis[j] && graph[i][j]) cout << "("<< i << ", " << j << ")" << endl; return; } int main() { int graph1[NODES][NODES] = { {0, 17, 14, 0, 0, 0}, {0, 0, 11, 13, 0, 0}, {0, 5, 0, 0, 15, 0}, {0, 0, 9, 0, 0, 21}, {0, 0, 0, 8, 0, 5}, {0, 0, 0, 0, 0, 0} }; minCut(graph1, 0, 5); }
输入
{{0, 17, 14, 0, 0, 0}, {0, 0, 11, 13, 0, 0}, {0, 5, 0, 0, 15, 0}, {0, 0, 9, 0, 0, 21 {0, 0, 0, 8, 0, 5}, {0, 0, 0, 0, 0, 0}};
输出
(1, 3) (4, 3) (4, 5)