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匈牙利算法学习资料(转载)

2018年03月17日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1540字 ⁄ 字号 评论关闭

二分图最大匹配的匈牙利算法

   
二分图是这样一个图,它的顶点可以分类两个集合X和Y,所有的边关联在两个顶点中,恰好一个属于集合X,另一个属于集合Y。

 

最大匹配: 图中包含边数最多的匹配称为图的最大匹配。 

 

完美匹配: 如果所有点都在匹配边上,称这个最大匹配是完美匹配。

 

最小覆盖:在一个二分图上用最少的点(x 或 y
集合的都行),让每条连接两个点集的边都至少和其中一个点关联。根据konig定理:二分图的最小顶点覆盖数等于最大匹配数。

 

最小路径覆盖:用尽量少的不相交简单路径(连着n条边)覆盖有向无环图G的所有结点,且任何一个顶点有且只有一条路径与之关联;(如果把这些路径中的每条路径从它的起始点走到它的终点,那么恰好可以经过图中的每个顶点一次且仅一次);解决此类问题可以建立一个二分图模型。把所有顶点i拆成两个:X结点集中的i和Y结点集中的i',如果有边i->j,则在二分图中引入边i->j',设二分图最大匹配为m,则结果就是n-m。

 

最大独立集问题:在N个点的图G中选出m个点,使这m个点两两之间没有边(没有某种关系).求m最大值.如果图G满足二分图条件,则可以用二分图匹配来做.最大独立集点数 = N
- 最大匹配数

 

二分图最大匹配问题的匈牙利算法:

#include<iostream>
using namespace std;
const int Max = 405;

 

int n,
m;                      
//  二分图中x和y中点的数目
int
link[Max];                
 // 
link[x]记录当前与y节点相连的x的节点。
bool map[Max][Max],
vis[Max];  
//  map[i][j]记录连接x和y的边,如果i和j之间有边则为1,否则为0。

bool dfs(int
u){               // 
dfs实现,u表示现在在寻求匹配y的点x。
   
for(int i = 1; i <= m; i ++)
       
if(!vis[i] && map[u][i]){
           
vis[i] = true;
           
if(link[i] == -1 ||
dfs(link[i])){  
 // 
条件:点i还没匹配,或者link[i]找到新的匹配。
               
link[i] = u;
               
return true;
           
}
       
}
   
return false;
}

 

int MaxMatch(){

    int i,num
= 0;

   
memset(link, -1, sizeof(link));

    for(i =
1;i <= n; i ++){

       
memset(vis, 0, sizeof(vis));

       
if(bfs(i)) num++;

    }

    return
num;

}

 

算法思想:

算法的思路是不停的找增广轨,并增加匹配的个数,增广轨顾名思义是指一条可以使匹配数变多的路径,在匹配问题中,增广轨的表现形式是一条"交错轨",也就是说这条由图的边组成的路径,它的第一条边是目前还没有参与匹配的,第二条边参与了匹配,第三条边没有..最后一条边没有参与匹配,并且始点和终点还没有被选择过.这样交错进行,显然他有奇数条边.那么对于这样一条路径,我们可以将第一条边改为已匹配,第二条边改为未匹配...以此类推.也就是将所有的边进行"反色",容易发现这样修改以后,匹配仍然是合法的,但是匹配数增加了一对.另外,单独的一条连接两个未匹配点的边显然也是交错轨.可以证明,当不能再找到增广轨时,就得到了一个最大匹配.这也就是匈牙利算法的思路.

 

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