在 C++ 中查詢流網路中的最小 s-t 割
假設我們有以下流網路。眾所周知,s-t 割是指將源節點 s 和匯點 t 分到不同子集中所需的割,並且它包含從源集到匯點側的邊。此處,s-t 割的容量由割集中每條邊的容量之和表示。在這裡,我們必須找到給定網路的最小容量 s-t 割。此處,預期輸出是最小割的所有邊。
因此,如果輸入類似於
則輸出將為 [(1,3), (4,3), (4,5)]
為了解決這個問題,我們將遵循以下步驟:
節點數 NODES = 6
定義一個函式 bfs(),它將接收圖、源節點 src、匯點 sink 和陣列 par 作為引數。
定義一個大小為 NODES 的陣列 vis,並將其全部填充為 0。
定義一個佇列 que。
將源節點 src 插入佇列 que 中。
將 vis[src] 設定為 true,並將 par[src] 設定為 -1。
當 (佇列 que 不為空) 時,執行以下操作:
u1 := 佇列 que 的第一個元素。
從佇列 que 中刪除該元素。
初始化 v1 := 0,當 v1 < NODES 時,更新 (將 v1 增加 1),執行以下操作:
如果 vis[v1] 為假且 graph[u1, v1] > 0,則執行以下操作:
將 v1 插入佇列 que 中。
par[v1] := u1。
vis[v1] := true。
當 vis[sink] 為真時,返回 true。
定義一個函式 dfs(),它將接收圖、源節點 src 和陣列 vis 作為引數。
vis[src] := true。
初始化 i := 0,當 i < NODES 時,更新 (將 i 增加 1),執行以下操作:
如果 graph[src, i] 不為零且 vis[i] 為假,則執行以下操作:
dfs(graph, i, vis)。
從主方法中,執行以下操作:
定義一個數組 temp_graph 並將 graph 複製到其中。
定義一個大小為 NODES 的陣列 par。
當 bfs(temp_graph, src, sink, par) 為真時,執行以下操作:
path_flow := 無窮大。
初始化 v := sink,當 v 不等於 src 時,更新 v:=par[v],執行以下操作:
u := par[v]。
path_flow := path_flow 和 temp_graph[u, v] 中的最小值。
初始化 v := sink,當 v 不等於 src 時,更新 v:=par[v],執行以下操作:
u := par[v]。
temp_graph[u, v] := temp_graph[u, v] - path_flow。
temp_graph[v, u] := temp_graph[v, u] + path_flow。
定義一個大小為 NODES 的陣列 vis,並將其全部填充為 false。
dfs(temp_graph, src, vis)。
初始化 i := 0,當 i − NODES 時,更新 (將 i 增加 1),執行以下操作:
初始化 j := 0,當 j − NODES 時,更新 (將 j 增加 1),執行以下操作:
如果 vis[i] 不為零且 vis[j] 為假且 graph[i, j] 不為零,則執行以下操作:
顯示 (i, j) 作為邊。
返回。
示例 (C++)
讓我們看看以下實現以更好地理解:
#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); }
輸入
{{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}};
輸出
(1, 3) (4, 3) (4, 5)