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[模板]最小割樹(Gomory-Hu Tree)(luogu4897)

給定一個\(n\)個點\(m\)條邊的無向連通圖,多次詢問兩點之間的最小割

兩點間的最小割是這樣定義的:原圖的每條邊有一個割斷它的代價,你需要用最小的代價使得這兩個點不連通

Input

第一行兩個數\(n,m\)
接下來\(m\)行,每行3個數\(u,v,w\),表示有一條連線\(u\)\(v\)的無向邊,割斷它的代價為\(w\)
接下來這一行有一個整數\(Q\),表示詢問次數

接下來\(Q\)行,每行兩個數\(u,v\),你需要求出\(u\)\(v\)之間的最小割

Output

輸出共\(Q\)行,每行一個整數對應詢問的答案

Sample Input

4 5
1 2 2
2 3 2
4 2 3
4 3 1
1 3 1
3
1 4
2 4
2 3

Sample Output

3
4
4

Hint

\(n\leq 500,\quad m\leq 1500,\quad Q\leq 10^5,\quad 0\leq w\leq 10^4\)

題意:

求任意兩點間的最小割(最大流)

題解:

本題要用到最小割樹。
最小割樹其實就是把所有的點分成多個部分然後分治,使只用跑很少次網路流就能解決兩點之間的最小割。
舉個例子:
這個圖:
FNnJoT.png
開始先求1,4點間的最小割,易得為3。
跑完網路流之後的圖是這樣的。
FNnBO1.png
我們發現圖變成了兩部分,事實上,圖肯定會變成兩部分甚至更多,因為既然是一個割,就肯定會把兩個點分到不同的部分。
然後易知兩個區域之間的最小割至少為當前的最小割——3。
當前\(ans\)


\[ \begin{matrix} 0 & 3 & 3 & 3 \\ 3 & 0 & inf & inf \\ 3 & inf & 0 & inf \\ 3 & inf & inf & 0 \end{matrix} \]

然後我們把圖復原
FNnJoT.png
在剛才劃分的區域裡繼續劃分
但有一個區間只剩一個點了,所以不繼續劃分,取(2,3,4)中的2,4兩點做最小割,易得為4。
剩下的圖為:
FNnOpQ.png
然後易知兩個區域之間的最小割至少為當前的最小割——4。
然後更新答案,機住,就算不在當前區間內的數也必須更新。

當前\(ans\)


\[ \begin{matrix} 0 & 3 & 3 & 3 \\ 3 & 0 & 4 & inf \\ 3 & 4 & 0 & 4 \\ 3 & inf & 4 & 0 \end{matrix} \]
繼續復原,更新,然後得到最後的\(ans\)
\[ \begin{matrix} 0 & 3 & 3 & 3 \\ 3 & 0 & 4 & 4 \\ 3 & 4 & 0 & 4 \\ 3 & 4 & 4 & 0 \end{matrix} \]
然後就可以根據詢問輸出了。

#include<bits/stdc++.h>
#define re register 
using namespace std;
const int inf=1<<29,N=1010,M=20010;
int n,m,a[N];
int ans[N][N];
int head[N],nxt[M],bian[M],zhi[M],tot;
void init(){
    tot=1;
    memset(head,0,sizeof head);
}
inline void add(re int x,re int y,re int z){
    tot++;bian[tot]=y;zhi[tot]=z;nxt[tot]=head[x];head[x]=tot;
    tot++;bian[tot]=x;zhi[tot]=z;nxt[tot]=head[y];head[y]=tot;
}
inline void build(int m){
    for(re int i=1;i<=m;i++){
        int x,y,z;
        scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
        add(x,y,z);
    }
}
void rebuild(){
    for(re int i=1;i<=tot;i+=2){
        zhi[i]=zhi[i^1]=(zhi[i]+zhi[i^1])>>1;
    }
}
int v[N],d[N];
void cut(int x){
    v[x]=1;
    for(int i=head[x];i;i=nxt[i]){
        if(zhi[i]&&!v[bian[i]])cut(bian[i]);
    }
}
queue<int>q;
bool bfs(int b,int e){
    memset(d,0,sizeof(d));
    while(!q.empty())q.pop();
    q.push(b);d[b]=1;
    while(!q.empty()){
        int x=q.front();q.pop();
        for(int i=head[x];i;i=nxt[i]){
            if(zhi[i] && !d[bian[i]]){
                q.push(bian[i]);
                d[bian[i]]=d[x]+1;
                if(bian[i]==e)return 1;
            }
        }
    }
    return 0;
}
int dinic(int b,int e,int x,int flow){
    if(x==e)return flow;
    int rest=flow,k;
    for(int i=head[x];i && rest;i=nxt[i]){
        if(zhi[i] && d[bian[i]]==d[x]+1){
            k=dinic(b,e,bian[i],min(rest,zhi[i]));
            if(!k)d[bian[i]]=0;
            zhi[i]-=k;
            zhi[i^1]+=k;
            rest-=k;
        }
    }
    return flow-rest;
}
inline int maxflow(int b,int e){
    int flow=0,maxflow=0;
    while(bfs(b,e)){
        while(flow=dinic(b,e,b,inf))maxflow+=flow;
    }
    return maxflow;
}
int b,e;
void solve(int l,int r){
    if(l==r)return;
    rebuild();
    b=a[l],e=a[r];
    re int mincut=maxflow(b,e);
    memset(v,0,sizeof v);
    cut(b);
    for(re int i=1;i<=n;++i){
        if(!v[i])continue;
        for(re int j=1;j<=n;++j){
            if(v[j])continue;
            ans[i][j]=ans[j][i]=min(ans[i][j],mincut);
        }
    }
    re int cnt=l-1;
    static int ls[N];
    for(re int i=l;i<=r;++i){
        if(v[a[i]]){
            ls[++cnt]=a[i];
        }
    }
    re int fj=cnt;
    for(re int i=l;i<=r;++i){
        if(!v[a[i]]){
            ls[++cnt]=a[i];
        }
    }
    for(re int i=l;i<=r;++i)a[i]=ls[i];
    solve(l,fj);
    solve(fj+1,r);
}
int main()
{
    int b,e,q;
    memset(ans,0x3f,sizeof ans);
    cin>>n>>m;
    init();
    build(m);
    for(int i=1;i<=n;++i){
        a[i]=i;
    }
    solve(1,n);
    cin>>q;
    while(q--){
        scanf("%d%d",&b,&e);
        if(ans[b][e]==0x3f3f3f3f)ans[b][e]=2147483647;
        printf("%d\n",ans[b][e]);
    }
}