【BZOJ2127】happiness

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Description

　　高一一班的座位表是个n*m的矩阵，经过一个学期的相处，每个同学和前后左右相邻的同学互相成为了好朋友。这学期要分文理科了，每个同学对于选择文科与理科有着自己的喜悦值，而一对好朋友如果能同时选文科或者理科，那么他们又将收获一些喜悦值。作为计算机竞赛教练的scp大老板，想知道如何分配可以使得全班的喜悦值总和最大。

Input

　　第一行两个正整数n，m。接下来是六个矩阵第一个矩阵为n行m列 此矩阵的第i行第j列的数字表示座位在第i行第j列的同学选择文科获得的喜悦值。第二个矩阵为n行m列 此矩阵的第i行第j列的数字表示座位在第i行第j列的同学选择理科获得的喜悦值。第三个矩阵为n-1行m列 此矩阵的第i行第j列的数字表示座位在第i行第j列的同学与第i+1行第j列的同学同时选择文科获得的额外喜悦值。第四个矩阵为n-1行m列 此矩阵的第i行第j列的数字表示座位在第i行第j列的同学与第i+1行第j列的同学同时选择理科获得的额外喜悦值。第五个矩阵为n行m-1列 此矩阵的第i行第j列的数字表示座位在第i行第j列的同学与第i行第j+1列的同学同时选择文科获得的额外喜悦值。第六个矩阵为n行m-1列 此矩阵的第i行第j列的数字表示座位在第i行第j列的同学与第i行第j+1列的同学同时选择理科获得的额外喜悦值。

Output

　　输出一个整数，表示喜悦值总和的最大值

Sample Input

　　1 2
　　1 1
　　100 110
　　1
　　1000

Sample Output

　　1210
　　【样例说明】
　　   两人都选理，则获得100+110+1000的喜悦值。
　　【数据规模】
           对于100%以内的数据，n,m<=100 所有喜悦值均为小于等于5000的非负整数

 

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Solution

　　这种相邻格子的问题，一般都是考虑两个相邻的格子的最小割模型，然后把所有模型叠加起来。

　　现在考虑相邻的两人$x$和$y$。$x$选文或理的收益是$x_0,x_1$；$y$选文或理的收益是$y_0,y_1$；都选文的收益是$s_0$，都选理的收益是$s_1$。

　　那么从总收益$sum=x_0+x_1+y_0+y_1+s_0+s_1$中减去最小割就是最优解。

　　考虑一下逻辑关系：

　　　　(1)如果$x$和$y$都选文，那么需要割去$x_1,y_1,s_1$

　　　　(2)如果$x$和$y$都选理，那么需要割去$x_0,y_0,s_0$

　　　　(3)如果$x$文$y$理，那么需要割去$x_1,y_0,s_0,s_1$

　　　　(4)如果$x$理$y$文，那么需要割去$x_0,y_1,s_0,s_1$

　　发现一个人选一科，必定割掉另外一科的喜悦值。那么由源点$S$向$x$连$x_0$的边，向$y$连$y_0$的边；$x$向汇点$T$连$x_1$的边，向$y$连$y_1$的边。

　　

　　　现在，(1)和(2)还差$s_0$和$s_1$未刻画。因为割掉两条边以后貌似图就彻底分开了，不好再加入新的边来体现，我们考虑将$s_0$附加在$x_0$与$y_0$上，将$s_1$附加在$x_1$与$y_1$上，即各分一半：

　　　

　　(1)和(2)刻画完毕。但是(3)和(4)在其中不适用了。

　　如果$x$选文，$y$选理，那么割去的边是右上和左下两条边，其权值之和是$x_1+\frac{1}{2}s_1+y_0+\frac{1}{2}s_0$，但是我们期望的是$x_1+y_0+s_0+s_1$，不对啊。

　　怎么办？期望值和当前值一作差，得$\frac{1}{2}s_0+\frac{1}{2}s_1=\frac{1}{2}(s_0+s_1)$。想办法把它实例化！当割去的是右上和左下两条边时，已经形成最小割，那么强行把这条边塞进去！由$y$向$x$连一条权值为$\frac{1}{2}(s_0+s_1)$的调整边即可。

　　$x$理$y$文同理。

　　

　　中间的两条调整边，仅在二者文理不同的时候起作用。现在这个模型，已经可以刻画(1)~(4)所有的情况了。

　　对全图进行建模，跑出最小割，用总收益和减去最小割即可。

Important:

　　我们不能对于每两个格子都像如上模型一样连接$(S,x),(S,y),(x,T),(y,T)$，将总收益和看做每两个格子的$sum$之和，然后将模型并起来跑。

　　为什么？因为这样我们会发现某一些$x_0$、$x_1$和$y_0$、$y_1$被多算了几次，这是极不好的，模型之间出现了交集。

　　事实上对于一个点$x$，我们将所有$S$->$x$的边都合并起来：即权值应该为：$x_0$或$y_0$加上$\frac{1}{2} \sum s_0$。$x$到$T$的边同理。

　　而中间的调整边照常即可。

　　这样当$sum$为所有格子的收益和的时候，用$sum$减去最小割的答案是对的。

Tips:

　　可以将边权乘上2，跑出最小割后除以2，即可忽略小数。

---

#include <cstdio>
#include <queue>
using namespace std;
const int N=,INF=;
int n,m,a[][],b[][],ax[][],ay[][],bx[][],by[][];
int sum;
int S,T,dis[N],cur[N],h[N],tot;
queue<int> q;
struct Edge{int v,next,f;}g[N*];
inline int id(int x,int y){return (x-)*m+y;}
inline int min(int x,int y){return x<y?x:y;}
inline void addEdge(int u,int v,int f){
    g[++tot].v=v; g[tot].f=f; g[tot].next=h[u]; h[u]=tot;
    g[++tot].v=u; g[tot].f=; g[tot].next=h[v]; h[v]=tot;
}
bool bfs(){
    while(!q.empty()) q.pop();
    q.push(S);
    for(int i=;i<=T;i++) dis[i]=-;
    dis[S]=;
    while(!q.empty()){
        int u=q.front(); q.pop();
        for(int i=h[u],v;i;i=g[i].next)
            if(g[i].f&&dis[v=g[i].v]==-){
                dis[v]=dis[u]+;
                if(v==T) return true;
                q.push(v);
            }
    }
    return dis[T]!=-;
}
int dfs(int u,int delta){
    if(u==T) return delta;
    int ret=,get;
    for(int i=cur[u],v;i&&delta;i=g[i].next)
        if(g[i].f&&dis[v=g[i].v]==dis[u]+){
            get=dfs(v,min(delta,g[i].f));
            g[i].f-=get;
            g[i^].f+=get;
            if(g[i].f) cur[u]=i;
            delta-=get;
            ret+=get;
        }
    if(!ret) dis[u]=-;
    return ret;
}
int dinic(){
    int ret=;
    while(bfs()){
        for(int i=;i<=T;i++) cur[i]=h[i];
        ret+=dfs(S,INF);
    }
    return ret;
}
int main(){
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=;i<=n;i++) for(int j=;j<=m;j++) scanf("%d",&a[i][j]),sum+=a[i][j];
    for(int i=;i<=n;i++) for(int j=;j<=m;j++) scanf("%d",&b[i][j]),sum+=b[i][j];
    for(int i=;i<n;i++) for(int j=;j<=m;j++) scanf("%d",&ax[i][j]),sum+=ax[i][j];
    for(int i=;i<n;i++) for(int j=;j<=m;j++) scanf("%d",&bx[i][j]),sum+=bx[i][j];
    for(int i=;i<=n;i++) for(int j=;j<m;j++) scanf("%d",&ay[i][j]),sum+=ay[i][j];
    for(int i=;i<=n;i++) for(int j=;j<m;j++) scanf("%d",&by[i][j]),sum+=by[i][j];
    S=n*m+; T=n*m+; tot=;
    for(int i=;i<=n;i++)
        for(int j=;j<=m;j++){
            int u=id(i,j);
            addEdge(S,u,a[i][j]*+ax[i-][j]+ax[i][j]+ay[i][j-]+ay[i][j]);
            addEdge(u,T,b[i][j]*+bx[i-][j]+bx[i][j]+by[i][j-]+by[i][j]);
            if(i<n){
                addEdge(u,id(i+,j),ax[i][j]+bx[i][j]);
                addEdge(id(i+,j),u,ax[i][j]+bx[i][j]);
            }
            if(j<m){
                addEdge(u,id(i,j+),ay[i][j]+by[i][j]);
                addEdge(id(i,j+),u,ay[i][j]+by[i][j]);
            }
        }
    int get=dinic();
    get/=;
    printf("%d\n",sum-get);
    return ;
}

奇妙代码