图论分支-差分约束-SPFA系统

据说差分约束有很多种,但是我学过的只有SPFA求差分;

我们知道,例如 A-B<=C,那么这就是一个差分约束。

比如说,著名的三角形差分约束,这个大家都是知道的,什么两边之差小于第三边啦,等等等等。

所以说,我们学他干嘛(我们得出结论:学他没用,谢谢大家观看)


咳咳——说正事,我们来看一道例题:【luoguP1993】小K的农场:

题目描述

小K在MC里面建立很多很多的农场,总共n个,以至于他自己都忘记了每个农场中种植作物的具体数量了,他只记得一些含糊的信息(共m个),以下列三种形式描述:

  • 农场a比农场b至少多种植了c个单位的作物,
  • 农场a比农场b至多多种植了c个单位的作物,
  • 农场a与农场b种植的作物数一样多。

但是,由于小K的记忆有些偏差,所以他想要知道存不存在一种情况,使得农场的种植作物数量与他记忆中的所有信息吻合。

输入格式:

第一行包括两个整数 n 和 m,分别表示农场数目和小 K 记忆中的信息数目。

接下来 m 行:

如果每行的第一个数是 1,接下来有 3 个整数 a,b,c,表示农场 a 比农场 b 至少多种植了 c 个单位的作物。

如果每行的第一个数是 2,接下来有 3 个整数 a,b,c,表示农场 a 比农场 b 至多多种植了 c 个单位的作物。如果每行的第一个数是 3,接下来有 2 个整数 a,b,表示农场 a 种植的的数量和 b 一样多。

输出格式:

如果存在某种情况与小 K 的记忆吻合,输出“Yes”,否则输出“No”。

我们看一看题干,能够发现一些条件:1.A-B>=C,2.A-B<=C,3.A=B。

我们一个一个分析先分析第2个(为什么?等会就明白了)

题中让我们求得是否能够让条件成立,那么就用到我们的SPFA了,怎么用?

还记得SPFA那个更新条件吗

dis[y]>dis[x]+edge[i].w;所以说,让我们反想一下,既然我们求得答案,那么我们肯定想

dis[y]<=dis[x]+edge[i].w

因为这样最后我们就可以求得答案了;

那么如果我们将它推论到差分系统呢,我们想让它成立,那么就要让他限制于一个条件,那么很容易就能懂C应该是edge[i].w;

那么我们推一下,A<=B+C -> A-B<=C。这样我们建一个由B指向A的边,边权为C,那么我们再来看第一个条件就很容易懂了。

这个就直接说了,B-A<=-C,之后就和前面的一样了;

那么来看最后一个条件:A=B。这个应该是初中(应该不是的小学吧QWQ)数学的知识,A>=B && A<=B,就可以实现这个条件的差分替换了;

那么再用上SPFA的judge负环的骚操作就可以了。

这样应该就能写出来这道题了——吗?

你会发现你从1点开始跑会有70分,(其实是水的),为什么呢?

这是因为图可能并不联通,那么你这样跑就会凉凉,那么我们可以建一个超级原点,这样就可以联通了,提交发现60分

!!!怎么还少了QAQ!!!

所以说上面的过程是水的呀,我们会T掉,因为BFS会一直在圈里跑,而圈子又太大,那么SPFA的诟病就出来了(关于SPFA,它死了)

SPFA还没有凉透,因为我们会出现负环,而题中就让我们判断负环,我们没法用其他算法啊!

那么就有了应运而生的SPFA-DFS判负环版本,来看一下代码

bool SPFA(int x){
    vis[x]=1;//标记在搜索过程中 
    for(int i=head[x];i;i=edge[i].next){
        int y=edge[i].to;
        if(dis[y]>dis[x]+edge[i].w){
            dis[y]=dis[x]+edge[i].w;
            if(vis[y]) return true;/*循环环出现,也就是负权值不停更新
             ,那么我们用这个机制就可以return了*/
            if(SPFA(y)) return true;
        }
    }
    vis[x]=0;//清除标记 
    return false;//条件成立 
}

这样就不会TLE了;

现在来看完整代码(其中有BFS的TLE代码):

Code

 #include<bits/stdc++.h>
#define maxn 10007
using namespace std;
int n,m,head[maxn],cent,vis[maxn],dis[maxn],num[maxn];
struct node{
    int next,to,w;
}edge[maxn<<2];
queue<int >q;

void add(int u,int v,int w){
    edge[++cent]=(node){head[u],v,w};head[u]=cent;
}

//bool SPFA(int x){
//    vis[x]=1,num[x]++,dis[x]=0;
//    q.push(x);
//    while(!q.empty()){
//        int x=q.front();vis[x]=0;q.pop();
//        for(int i=head[x];i;i=edge[i].next){
//            int y=edge[i].to;
//            if(dis[y]>dis[x]+edge[i].w){
//                dis[y]=dis[x]+edge[i].w;
//                if(!vis[y]){
//                    q.push(y);
//                    num[y]++;
//                }
//                if(num[y]>=n){
//                    return true; 
//                }
//            }
//        }
//    }
//    return false;
//}

bool SPFA(int x){
    vis[x]=1;//标记在搜索过程中 
    for(int i=head[x];i;i=edge[i].next){
        int y=edge[i].to;
        if(dis[y]>dis[x]+edge[i].w){
            dis[y]=dis[x]+edge[i].w;
            if(vis[y]) return true;/*循环环出现,也就是负权值不停更新
             ,那么我们用这个机制就可以return了*/
            if(SPFA(y)) return true;
        }
    }
    vis[x]=0;//清除标记 
    return false;//条件成立 
}

int main(){
//    freopen("cin.in","r",stdin);
//    freopen("cout.out","w",stdout);
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1,s,a,b,c;i<=m;i++){
        scanf("%d%d%d",&s,&a,&b);
        if(s==1){
            scanf("%d",&c);
            add(a,b,-c);
        }else if(s==2){
            scanf("%d",&c);
            add(b,a,c);
        }else if(s==3){
            add(a,b,0);
            add(b,a,0);
        }
    }
    for(int i=1;i<=n;i++) add(0,i,0);//超级源点 
    memset(dis,0x3f3f3f,sizeof(dis));
    dis[0]=0;//搜索初始化 
    if(SPFA(0)) printf("No");    
    else printf("Yes");
    return 0;
}

这道题就结束了,再送一道福利题[USACO05DEC]

好了,就这样了。

原文地址:https://www.cnblogs.com/waterflower/p/10452234.html