【算法导论】第二十六章最大流

2024-04-05 02:18

本文主要是介绍【算法导论】第二十六章最大流,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一,概念

       1)流网络:简单有向图,且有两个特别的顶点(源点s,汇点t)

       2)流的边标识为f(u,v)/c(u,v),流量/容量

       3)流的三个性质:1>容量限制  对于所有边 流量<容量

                                      2>反对称性  f(u,v)=-f(v,u)

                                      3>流守恒性  正向流与反响流之和为零

      4)割:流网络G=(V,E)的割(S,T)将顶点V划分为S和T=V-S两部分,定义割的容量为C(S)割这条线上S中顶点到T中顶点的容量之和

      5)残留网络: 残留容量 c f (u, v) = c(u, v) - f (u, v)    //边的容量减去边的实际流量 

      6)增广路径:对于残留网络 G f 中的一条 s-t 路径 p 称其为增广路径

二,最大流和最小割问题

      1)最大流:对于一个流网络 G  (V , E ) ,其流量 f 的最大值称为最大流,最大流问题就
是求一个流网络的最大流。

      2)最小割:是指流网络中容量最小的割    

三、最大流算法的应用

      1)最大流模型

            例题:现在有 N 只奶牛,F 种食物和 D 种饮料,每只奶牛喜欢其中的一些食物和饮料。现在每种食物和饮料只能分给一只奶牛,每只奶牛也只能吃一种食物和一种饮料,问最多能使多少奶牛既吃到食物又喝到饮料。

            解决:由于有 N 只奶牛、F 种食物和 D 种饮料,因此我们可以将这些东西抽象成图中的点。为了方便,我们将食物放在左边,奶牛放在中间,饮料放在右边。由于食物和饮料的使用限制,我们从源点向每种食物连一条边,从每种饮料向汇点连一条边,容量都为 1。而每只奶牛都有喜欢的食物和饮料,因此将每只奶牛喜欢的食物连到这只奶牛,从这只奶牛连到每种它喜欢的饮料。但这样是否就对了呢?实际还是有问题的,因为经过每只奶牛的食物可能超过一种,这就意味着每只奶牛可能会吃超过一组的食物和饮料,而这在题目中是不允许的。怎么解决这个问题呢?我们又回到了流的基本性质:容量限制f (u, v) - c(u, v) 。因此我们将每只奶牛拆成两个点,同一只奶牛的两个点之间连边,容量为 1。这样们就能保证通过每只奶牛的流量为 1 了。每个流对应每种方案,最大流即为最佳方案。

   



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