Алгоритм Форда-Фалкерсона: различия между версиями
Перейти к навигации
Перейти к поиску
Ctrlalt (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Ctrlalt (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
| (не показаны 2 промежуточные версии этого же участника) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
__TOC__ | |||
== Код == | |||
class Graph { | class Graph { | ||
struct Edge { | struct Edge { | ||
| Строка 72: | Строка 76: | ||
} | } | ||
}; | }; | ||
== Сложность == | |||
Один запуск hasPath() выполняется за O(V + E), getMinCapacity() и addFlow() — за O(V). | |||
Если пропускные способности целочисленные, то после одной итерации поиска увеличивающего пути в худшем случае поток увеличится на 1. Таким образом, в худшем случае потребуется Flow итераций. | |||
[https://immorlica.com/pubs/finiteTermination.pdf#page=3 Пример графа] с V = 50, E = 97, F = 2^24: | |||
int constructGraph(Graph &graph, int start, int finish) { | |||
if (start + 1 == finish) { | |||
graph.addEdge(start, finish, 1); | |||
return 1; | |||
} | |||
int capacity = constructGraph(graph, start + 1, finish - 1); | |||
graph.addEdge(start, start + 1, capacity); | |||
graph.addEdge(start, finish - 1, capacity); | |||
graph.addEdge(start + 1, finish, capacity); | |||
graph.addEdge(finish - 1, finish, capacity); | |||
return capacity * 2; | |||
} | |||
int main() { | |||
int vertexCount = 50; | |||
Graph graph(vertexCount); | |||
constructGraph(graph, 0, vertexCount - 1); | |||
cout << graph.maxFlow(0, vertexCount - 1); | |||
} | |||
Общая сложность, таким образом, составляет O(Flow × (V + E)) в худшем случае. | |||
== Ссылки == | == Ссылки == | ||
Текущая версия от 17:45, 19 октября 2026
Код
class Graph {
struct Edge {
int a, b, capacity, flow = 0;
Edge(int a, int b, int capacity) :
a(a), b(b), capacity(capacity) {}
int other(int v) const {
return v == b ? a : b;
}
int capacityTo(int v) const {
return v == b ? capacity - flow : flow;
}
void addFlowTo(int v, int deltaFlow) {
flow += (v == b ? deltaFlow : -deltaFlow);
}
};
vector<Edge> edges;
vector<vector<int>> graph;
vector<int> visited, edgeTo;
void dfs(int v) {
visited[v] = 1;
for (int edgeIndex : graph[v]) {
int to = edges[edgeIndex].other(v);
if (!visited[to] && edges[edgeIndex].capacityTo(to)) {
edgeTo[to] = edgeIndex;
dfs(to);
}
}
}
bool hasPath(int start, int finish) {
visited.assign(graph.size(), 0);
edgeTo.assign(graph.size(), -1);
dfs(start);
return visited[finish];
}
int getMinCapacity(int start, int finish) {
int minCapacity = 1e9;
for (int v = finish; v != start; v = edges[edgeTo[v]].other(v))
minCapacity = min(minCapacity, edges[edgeTo[v]].capacityTo(v));
return minCapacity;
}
void addFlow(int start, int finish, int deltaFlow) {
for (int v = finish; v != start; v = edges[edgeTo[v]].other(v))
edges[edgeTo[v]].addFlowTo(v, deltaFlow);
}
public:
Graph(int vertexCount) : graph(vertexCount) {}
void addEdge(int from, int to, int capacity) {
edges.push_back(Edge(from, to, capacity));
graph[from].push_back(edges.size() - 1);
graph[to].push_back(edges.size() - 1);
}
long long maxFlow(int start, int finish) {
long long flow = 0;
while (hasPath(start, finish)) {
int deltaFlow = getMinCapacity(start, finish);
addFlow(start, finish, deltaFlow);
flow += deltaFlow;
}
return flow;
}
};
Сложность
Один запуск hasPath() выполняется за O(V + E), getMinCapacity() и addFlow() — за O(V).
Если пропускные способности целочисленные, то после одной итерации поиска увеличивающего пути в худшем случае поток увеличится на 1. Таким образом, в худшем случае потребуется Flow итераций.
Пример графа с V = 50, E = 97, F = 2^24:
int constructGraph(Graph &graph, int start, int finish) {
if (start + 1 == finish) {
graph.addEdge(start, finish, 1);
return 1;
}
int capacity = constructGraph(graph, start + 1, finish - 1);
graph.addEdge(start, start + 1, capacity);
graph.addEdge(start, finish - 1, capacity);
graph.addEdge(start + 1, finish, capacity);
graph.addEdge(finish - 1, finish, capacity);
return capacity * 2;
}
int main() {
int vertexCount = 50;
Graph graph(vertexCount);
constructGraph(graph, 0, vertexCount - 1);
cout << graph.maxFlow(0, vertexCount - 1);
}
Общая сложность, таким образом, составляет O(Flow × (V + E)) в худшем случае.
Ссылки
Теория:
- algs4.cs.princeton.edu — 6.4 Maximum Flow
- neerc.ifmo.ru/wiki — Алгоритм Форда-Фалкерсона
- Brilliant.org — Ford-Fulkerson Algorithm
- codeforces.com — Worst-Case Graphs for Maximum Flow Algorithms
Демонстрация:
Код:
- CodeLibrary — Maximum flow. Ford-Fulkerson alogithm in O(V^2 * FLOW)
- Algos — Ford-Fulkerson maxflow
- algs4.cs.princeton.edu/code — capacitated edge with flow, capacitated network, maxflow–mincut (несмотря на название, используется алгоритм Эдмондса-Карпа)
Задачи: