C++ Stoer-Wagner算法怎么不建汇点求无向图全局最小割

星磊大大_1526

星磊大大_1526

2026-10-07

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stoer-wagner算法直接求无向图全局最小割,无需指定源汇点;其核心是迭代执行最大邻接搜索(确定动态s、t及当前割值)与缩点操作,共n−1轮,时间复杂度o(n³)。

c++ stoer-wagner算法怎么不建汇点求无向图全局最小割

Stoer-Wagner算法天生就不需要建源点或汇点——它直接求全局最小割,根本绕开了最大流框架。这是它和 Ford-Fulkerson、Dinic 等算法最本质的区别。

为什么不用指定 s 和 t?

算法依赖的关键引理是:对任意两个点 s 和 t,全局最小割要么把它们分开(此时就是 s-t 最小割),要么把它们放在同一侧(此时缩点不影响结果)。所以每次迭代只需“临时选一对”,用 max-weight adjacency(最大邻接搜索)找出当前图中某对点的 s-t 候选最小割,然后无脑缩点,把问题规模减一。重复 n-1 次,所有可能的分离都被覆盖过,最小值自然浮现。

max_adjacency_search 怎么隐式确定 s 和 t?

这个过程像 Prim 构建最大生成树,但不建树,只维护一个集合 A 和数组 dis[v](表示 v 到当前 A 的边权和):

  • 初始任选一点加入 A,dis 全为 0
  • 每次从非 A 中选 dis[v] 最大的点 v 加入 A,并更新其余点的 dis
  • 最后加入的点记为 t,它前一个加入的点记为 s
  • 此时 dis[t] 就是当前图的 s-t 最小割值,也是本轮候选全局最小割

注意:s 和 t 不是预设的,而是由贪心扩展顺序动态决定的;dis[t] 的物理意义是:把 t 单独拎出来时,它和其余所有点的连接总强度——这恰好等于把它和 s 分开所需的最小割容量。

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缩点操作怎么避免手动维护源汇逻辑?

缩点不是为了构造新流网络,而是拓扑简化:

  • 删掉 s 和 t 两个节点
  • 新建一个节点 u,对每个剩余节点 v,设 cap[u][v] = cap[s][v] + cap[t][v]
  • 不引入任何方向性,不设置流量守恒约束,不跑任何增广路

整个过程完全在邻接矩阵(或邻接表+映射)上做原地合并,cap 始终是对称的。你甚至不需要显式构建新图,只需在下一轮 max_adjacency_search 中跳过已 del 的点,并让 dis 累加时自动包含合并后的边权。

容易被忽略的工程细节

真正卡住人的往往不是原理,而是边界和数值处理:

  • 图必须连通,否则初始 dis[t] 可能为 0,但全局最小割应是 0 —— 这本身合法,需允许输出 0
  • 缩点后自环边(s 和 t 都连向同一 v)会合并成一条边,但 s 和 t 之间的边权要丢弃(因为缩点时不再需要内部连接)
  • 若用邻接矩阵实现,del[i] = true 后,所有涉及 i 的循环必须跳过,否则 dis 会累加脏数据
  • 初始化 dis 必须清零,且每次新轮迭代前重置 vis 和 dis,不能复用上一轮残留状态

缩点不是黑盒操作,它靠的是对边权可加性的信任;而 max_adjacency_search 的有效性,取决于你严格按“最大邻接”贪心推进——少一次更新、错一次比较,dis[t] 就不再是合法割值。

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