什么是差分约束系统?
差分约束系统是一种特殊的N元一次不等式组,它包含N个变量以及M个约束条件,每个约束条件都是由两个变量作差得到的,形如,其中是常数。
我们根据题目要求,并用这M个约束条件求出某个不等式的最值,例如的最大值。
怎么解?
转化:
把上面不等式稍微变形一下可以得到,令,,,得到,是不是联想到了最短路算法?
因此我们可以把这M个不等式转化到图中,例如对于,则在图中连一条从 j 到 i 的有向边,边权为。
这时候假如题目需要我们求的最大值,我们便从图中求出1到N的最短路即可。
为什么是最短路?由于有约束条件,图中可能有更长的路的存在,但是如果选了更长的路,那么就不满足最短路那一条路的约束条件了,即最短路是所有满足条件的路中最长的一条。
解的存在性:
我们知道不等式的解有三种情况:有解、无解、无限个解。
这三种情况对应图中的情况分别是什么样的呢?
有解:在图中可以找到最短路。
无解:图中存在负环,没有最短路。
无限个解:图中我们要求的两点间无法到达,即不连通。
最小值:
如果题目给出的条件形如,最后要我们求出的最小值,显然求出1到N的最长路即可。
不等式标准化:
如果题目给出的约束条件既有"≥"也有"≤"该怎么办?
根据题目要求,如果需要求最大值,那么把不等式都转化为"≤",否则转化为"≥"的形式。
但是要是题目给出了等式该怎么办?
例如,那么我们可将其转化成两个不等式:和。
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