「BZOJ 3876」支线剧情-上下界费用流

游戏中有 $N$ 个剧情点,由 $1$ 到 $N$ 编号,第 $i$ 个剧情点可以经过不同的支线剧情,前往 $K_i$ 种不同的新的剧情点。当然如果为 $0$,则说明 $i$ 号剧情点是游戏的一个结局了。

开始处在 $1$ 号剧情点。任何一个剧情点都是从 $1$ 号剧情点可达的。从任意剧情点出发,都不能再回到这个剧情点。要想回到之前的剧情点,唯一的方法就是开始新的游戏,回到 $1$ 号剧情点。可以在任何时刻退出游戏并重新开始。求花费最少的时间,看完所有不同的支线剧情。

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BZOJ 3876

题解

题目是一个这样的模型:给出一个带权 DAG,从每个点均可回到 $1$ 号点且不需要花费,求从 $1$ 号点出发遍历整个 DAG 的最小花费。

考虑上下界费用流,对于原图中的每条边 $(u, v, w)$,转化为 $(u, v, [1, \infty], w)$ 表示一次或多次经过这条边,对于不是 $1$ 号结点的点,连接 $(u, 1, \infty, 0)$,表示任意节点可以无消耗无限次回到 $1$ 号结点。

显然这就是最小费用可行流的问题,建图与普通的无源汇可行流类似,用 $\text{extra}$ 记录附加网络额外的流量,对于一条边 $(u, v, \text{lower}, \text{upper}, w)$,$u$ 向 $v$ 连 $\text{upper} - \text{lower}$ 的边,$\text{extra}(v) += \text{lower}$,$\text{extra}(u) -= \text{lower}$。最后枚举每个点,若 $\text{extra}(i) < 0$,从 $i$ 向 $T$ 连 $-\text{extra}(i)$ 的边,否则从 $S$ 向 $i$ 连 $\text{extra}(i)$ 的边。

由于此题保证是有解的,而对于一条边的流量 $f = \text{lower} + g$,$g$ 为附加网络中的实际流量,而所有的 $\text{lower}$ 是一定会跑满的,故答案为 $\sum\limits_{i = 1} ^ n t_i + cost$。

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/**
* Copyright (c) 2017, xehoth
* All rights reserved.
* 「BZOJ 3876」支线剧情 04-09-2017
* 上下界费用流 - 最小费用可行流
* @author xehoth
*/
#include <bits/stdc++.h>
#include <ext/pb_ds/priority_queue.hpp>

namespace IO {

inline char read() {
static const int IN_LEN = 1000000;
static char buf[IN_LEN], *s, *t;
s == t ? t = (s = buf) + fread(buf, 1, IN_LEN, stdin) : 0;
return s == t ? -1 : *s++;
}

template <typename T>
inline void read(T &x) {
static char c;
static bool iosig;
for (c = read(), iosig = false; !isdigit(c); c = read()) {
if (c == -1) return;
c == '-' ? iosig = true : 0;
}
for (x = 0; isdigit(c); c = read()) x = x * 10 + (c ^ '0');
iosig ? x = -x : 0;
}

inline void read(char &c) {
while (c = read(), isspace(c) && c != -1)
;
}

inline int read(char *buf) {
register int s = 0;
register char c;
while (c = read(), isspace(c) && c != -1)
;
if (c == -1) {
*buf = 0;
return -1;
}
do
buf[s++] = c;
while (c = read(), !isspace(c) && c != -1);
buf[s] = 0;
return s;
}

const int OUT_LEN = 1000000;

char obuf[OUT_LEN], *oh = obuf;

inline void print(char c) {
oh == obuf + OUT_LEN ? (fwrite(obuf, 1, OUT_LEN, stdout), oh = obuf) : 0;
*oh++ = c;
}

template <typename T>
inline void print(T x) {
static int buf[30], cnt;
if (x == 0) {
print('0');
} else {
x < 0 ? (print('-'), x = -x) : 0;
for (cnt = 0; x; x /= 10) buf[++cnt] = x % 10 | 48;
while (cnt) print((char)buf[cnt--]);
}
}

inline void flush() { fwrite(obuf, 1, oh - obuf, stdout); }

struct InputOutputStream {
template <typename T>
inline InputOutputStream &operator>>(T &x) {
read(x);
return *this;
}

template <typename T>
inline InputOutputStream &operator<<(const T &x) {
print(x);
return *this;
}

~InputOutputStream() { flush(); }
} io;
}

namespace {

using IO::io;

const int MAXN = 300;
const int MAX_NODE = 300 + 2;
const int INF = 0x3f3f3f3f;

struct Node {
int v, f, w, index;

Node(int v, int f, int w, int index) : v(v), f(f), w(w), index(index) {}
};

struct Graph {
typedef std::vector<Node> Vector;
Vector edge[MAX_NODE + 1];

inline void addEdge(const int u, const int v, const int f, const int w) {
edge[u].push_back(Node(v, f, w, edge[v].size()));
edge[v].push_back(Node(u, 0, -w, edge[u].size() - 1));
}

inline Vector &operator[](const int i) { return edge[i]; }
};

struct PrimalDual {
Graph g;

int h[MAX_NODE + 1], d[MAX_NODE + 1];
bool vis[MAX_NODE + 1];
int prev[MAX_NODE + 1], pree[MAX_NODE + 1];

typedef Graph::Vector::iterator Iterator;

inline void bellmanFord(const int s, const int n) {
memset(h, 0x3f, sizeof(int) * (n + 1));
static std::queue<int> q;
q.push(s), h[s] = 0;
while (!q.empty()) {
register int u = q.front();
q.pop(), vis[u] = false;
for (Iterator p = g[u].begin(); p != g[u].end(); p++) {
if (p->f > 0 && h[u] + p->w < h[p->v]) {
h[p->v] = h[u] + p->w;
if (!vis[p->v]) q.push(p->v), vis[p->v] = true;
}
}
}
}

typedef std::pair<int, int> Pair;
typedef __gnu_pbds::priority_queue<Pair, std::greater<Pair> > PriorityQueue;

inline void dijkstra(const int s, const int n) {
static PriorityQueue::point_iterator id[MAX_NODE + 1];
static PriorityQueue q;
memset(vis, 0, sizeof(bool) * (n + 1));
memset(id, 0, sizeof(PriorityQueue::point_iterator) * (n + 1));
memset(d, 0x3f, sizeof(int) * (n + 1));
id[s] = q.push(Pair(d[s] = 0, s));
while (!q.empty()) {
register Pair now = q.top();
q.pop();
register int u = now.second;
if (vis[u] || d[u] < now.first) continue;
vis[u] = true;
for (register int i = 0; i < g[u].size(); i++) {
Node *p = &g[u][i];
register int w = d[u] + p->w + h[u] - h[p->v];
if (p->f > 0 && w < d[p->v]) {
d[p->v] = w, prev[p->v] = u, pree[p->v] = i;
if (id[p->v] != NULL)
q.modify(id[p->v], Pair(d[p->v], p->v));
else
id[p->v] = q.push(Pair(d[p->v], p->v));
}
}
}
}

inline Pair primalDual(const int s, const int t, const int n, int f = INF) {
Pair ans(0, 0);
for (bellmanFord(s, n); f > 0;) {
dijkstra(s, n);
if (d[t] == INF) break;
for (register int i = 0; i <= n; i++)
h[i] = std::min(INF, h[i] + d[i]);
register int flow = f;
for (register int i = t; i != s; i = prev[i])
flow = std::min(flow, g[prev[i]][pree[i]].f);
f -= flow, ans.first += flow, ans.second += flow * h[t];
for (register int i = t; i != s; i = prev[i]) {
Node *p = &g[prev[i]][pree[i]];
p->f -= flow, g[p->v][p->index].f += flow;
}
}
return ans;
}

int extra[MAX_NODE + 1], ans;

inline void addEdge(int u, int v, int lower, int upper, int w) {
extra[v] += lower, extra[u] -= lower;
g.addEdge(u, v, upper - lower, w);
}

inline void solve() {
register int n, ans = 0;
io >> n;
const int S = 0, T = n + 1;
for (register int i = 2; i <= n; i++) g.addEdge(i, 1, INF, 0);
for (register int i = 1, m; i <= n; i++) {
io >> m;
for (register int j = 1, b, t; j <= m; j++) {
io >> b >> t;
addEdge(i, b, 1, INF, t), ans += t;
}
}
for (register int i = 1; i <= n; i++) {
if (extra[i] > 0) g.addEdge(S, i, extra[i], 0);
if (extra[i] < 0) g.addEdge(i, T, -extra[i], 0);
}
io << ans + primalDual(S, T, T + 1).second;
}
} task;
}

int main() {
task.solve();
return 0;
}

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