差分约束系统学习笔记

news/2025/11/28 9:35:17/文章来源:https://www.cnblogs.com/zloi-hhq/p/19280301

定义

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 \(x_1,x_2,...x_n\) 以及 \(m\) 个约束条件,每个约束条件是由两个其中的变量做差构成的,形如 \(x_i-x_j\le c_k\),其中 \(1\le i,j\le n,i\not=j,1\le k\le m\) 并且 \(c_k\) 是常数(可以是非负数,也可以是负数)。我们要解决的问题是:求一组解 \(x_1=a_1,x_2=a_2,...x_n=a_n\),使得所有的约束条件得到满足,否则判断出无解。

简单来讲就是给定几条不等式,求出某个可行解。

应用

将图建起来,跑最短路/最长路。

建图基本方法

以 P5960 【模板】差分约束 为例。

已知式子 \(x_1-x_2\le c\)

那么就可以将式子转化为 \(x_1\le c+x_2\)

那么假设我们同时存在多条对于 \(x_1\) 的限制,由于我们肯定希望 \(x_1\) 尽量大,这样子这个点作为 \(x_2\) 时的 \(x_1\) 的范围才会尽量大,得到最大的情况即可。

那么我们可以将建图,由 \(x_2\) 指向 \(x_1\), 边权为 \(c\),跑最短路,这样就能够在符合条件时得到一组解。

例题按照上述方法即可。

不同情况的转化

如果式子不仅有上述式子,还存在 \(x_1-x_2\ge c\)又该怎么处理?

直接两边取反,因为两边取反后大小于符号也会改变,那么再转化为 \(x_2\le -c+x_1\)

再次跑最短路即可。

同理我们也可以更改建边方式跑最长路。

有解无解的判断

如果你跑最短路出现负环或者最长路出现正环,那么就是无解的,直接spfa或者其它找环方式即可,但是需要注意开一个超级源点。

超级源点

连向所有节点,可以使无相关的两个图都跑到。

某两个点间是否有限制

从其中一个点开始跑,如果另一个点没有影响,那么就无限制,即两者相互独立。

跑法

通常是 spfa,但是spfa经常spfa,如果spfa完全不怕spfa,那么直接用就可以了

但是有时会超时,那么看看有没有负边权,没有或者可以转化为没有就用dij

如果看有没有解,而且边权比较单一,那么也能来一手拓扑排序

如果要全源,考虑floyed或者多次dij

乘法差分约束

普通方法直接开始乘除

但是还有一种log相加的方法

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