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网络流的C++代码实现与过程讲解

来源：博客园


(相关资料图)

网络流是一种非常重要的图论算法，它在许多实际问题中得到广泛应用。本文将介绍网络流算法的C++代码实现与过程讲解。

算法概述

网络流算法是通过将图中的边看作流量通道，将图的点看作流量的起点或终点，来求解图中的最大或最小流量的问题。它是一种非常重要的最优化算法，广泛应用于图论、运筹学、计算机网络等领域。

网络流算法有很多种，其中最著名的是Ford-Fulkerson算法和Edmonds-Karp算法。这两种算法都使用了增广路径来寻找最大流量。本文将介绍Ford-Fulkerson算法的实现。

Ford-Fulkerson算法的C++实现

Ford-Fulkerson算法的实现过程比较简单，我们可以使用BFS（宽度优先搜索）来寻找增广路径。具体实现步骤如下：

1.定义一个二维数组graph来表示图的邻接矩阵，并初始化为0；2.定义一个一维数组parent来记录每个节点在BFS中的父节点，并初始化为-1；3.定义一个整数变量source表示源点，一个整数变量sink表示汇点；4.定义一个整数变量maxflow表示图中的最大流量，并初始化为0；5.使用BFS来寻找增广路径，如果找到了一条增广路径，则更新图中的流量，并更新maxflow；6.重复执行步骤5直到找不到增广路径为止。

以下是Ford-Fulkerson算法的C++实现代码（假设图已经被存储在graph中）：

// Ford-Fulkerson算法#include using namespace std;const int INF = 0x3f3f3f3f;int graph[1010][1010]; // 图的邻接矩阵int parent[1010]; // 记录每个节点在BFS中的父节点int source, sink; // 源点和汇点int N, M; // 图的节点数和边数// BFS算法，寻找增广路径bool bfs() {    memset(parent, -1, sizeof(parent));    queue q;    q.push(source);    parent[source] = -2;    while (!q.empty()) {        int u = q.front();        q.pop();        for (int v = 0; v < N; v++) {            if (parent[v] == -1 && graph[u][v] > 0) {                parent[v] = u;                if (v == sink) {                    return true;                }                q.push(v);            }        }    }    return false;}// Ford-Fulkerson算法int ford_fulkerson() {    int maxflow = 0;    while (bfs()) {        int pathflow = INF;        for (int v = sink; v != source; v = parent[v]) {            int u = parent[v];            pathflow = min(pathflow, graph[u][v]);        }        for (int v = sink; v != source; v = parent[v]) {            int u = parent[v];            graph[u][v] -= pathflow;            graph[v][u] += pathflow;        }        maxflow += pathflow;    }    return maxflow;}int main() {    cin >> N >> M;    memset(graph, 0, sizeof(graph));    for (int i = 0; i < M; i++) {        int u, v, w;        cin >> u >> v >> w;        graph[u][v] += w;    }    cin >> source >> sink;    int maxflow = ford_fulkerson();    cout << maxflow << endl;    return 0;}

算法分析

在以上代码中，我们首先定义了一个二维数组graph来存储图的邻接矩阵，然后使用BFS来寻找增广路径，如果找到了一条增广路径，则更新图中的流量。我们可以发现，在每次执行BFS的过程中，时间复杂度为O(E)，而每次更新图中的流量的时间复杂度也为O(E)，因此total时间复杂度为O(E*F)，其中F是最大流量。

以上就是Ford-Fulkerson算法的C++实现。如果您对网络流算法有更多的兴趣与问题，请参考其他相关博客及资料。

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