算法笔记_132:最大流量问题(Java)
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1 问题描述
2 解决方案
1 问题描述
何为最大流量问题?
给定一个有向图,并为每一个顶点设定编号为0~n,现在求取从顶点0(PS:也可以称为源点)到顶点n(PS:也可以称为汇点)后,顶点n能够接收的最大流量。图中每条边的权值为该边的容量,从顶点0到顶点n的某一条路径中最大流量不能超过该路径中任何一条边剩下的容量。
2 解决方案
上述对于最大流量问题的描述是楼主自己个人描述,描述的有点粗暴简略>~<。
求取最大流量问题的的核心要理解三个概念:
(1)残留网络
(2)增广路径
(3)流网络的割
具体概念讲解,请见文末参考资料1。
下图是对于最大流量问题实现的一个图,该图共有7条有向边,从顶点1到顶点6的最大流量为3。
具体代码如下:
package com.liuzhen.practice;import java.util.ArrayList; import java.util.Scanner;public class Main {public static int maxV = Integer.MAX_VALUE;public static int[][] capacity = new int[6][6]; //用于统计给定图前向边和后向边剩余流量public static int[] flow = new int[6]; //用于统计从源点到图中任意一点i的最大可增加的流量public static int[] pre = new int[6]; //用于记录当前到达顶点的前驱顶点public int bfs(int[][] graph) { //使用BFS遍历,寻找给定图的增广路径ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();list.add(0); //源点为顶点0for(int i = 0;i < 6;i++) {pre[i] = -1; //初始化所有顶点的前驱顶点为-1 }pre[0] = 0; //源点的前驱顶点设定为自己flow[0] = maxV; //源点的前驱顶点到源点的增加流量设定为无穷大while(!list.isEmpty()) {int index = list.get(0);list.remove(0);if(index == 5)break;for(int i = 0;i < graph.length;i++) {if(capacity[index][i] > 0 && pre[i] == -1) {//当顶点i未被访问且到达顶点i有剩余流量时pre[i] = index; //顶点i的前驱顶点为indexflow[i] = Math.min(flow[index], capacity[index][i]);list.add(i);}}}if(pre[5] != -1)return flow[5];return -1;}public void getResult(int[][] graph) {int result = 0;int temp = bfs(graph);while(temp != -1) {result = result + temp;int start = pre[5];int end = 5;while(start != 0) {capacity[start][end] -= temp; //前向边剩余流量减少tempcapacity[end][start] += temp; //后向边剩余流量增加tempend = start;start = pre[end];}capacity[0][end] -= temp;capacity[end][0] += temp;temp = bfs(graph);}System.out.println("给定图的最大流量为:"+result);return;}public static void main(String[] args) {Main test = new Main();int[][] graph = new int[6][6];Scanner in = new Scanner(System.in);int num = in.nextInt(); // 给定图的边数目for(int i = 0;i < num;i++) {int a = in.nextInt();int b = in.nextInt();int value = in.nextInt();graph[a - 1][b - 1] = value;capacity[a - 1][b - 1] = value;//前向边起始剩余流量为边的容量,后向边起始剩余流量为0 }test.getResult(graph);} }
运行结果:
7 1 2 2 1 3 4 2 5 3 2 3 5 4 3 1 5 6 4 3 2 6 给定图的最大流量为:3
参考资料:
1. 图的匹配问题与最大流问题(二)——最大流问题Ford-Fulkerson方法
2.关于最大流的EdmondsKarp算法详解
3.《算法设计与分析基础》第3版 Anany Levitin 著 潘彦 译
转载于:https://www.cnblogs.com/liuzhen1995/p/6727372.html
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