如何評價匈牙利算法_匈牙利算法的C++實現(xiàn)
本文關(guān)鍵詞:匈牙利算法,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
問題簡介
設(shè)G=(V,E)是一個無向圖。如頂點集V可分割為兩個互不相交的子集V1,V2之并,并且圖中每條邊依附的兩個頂點都分屬于這兩個不同的子集。則稱圖G為二分圖。二分圖也可記為G=(V1,V2,E)。
給定一個二分圖G,在G的一個子圖M中,M的邊集{E}中的任意兩條邊都不依附于同一個頂點,則稱M是一個匹配。
選擇這樣的子集中邊數(shù)最大的子集稱為圖的最大匹配問題(maximal matching problem)
如果一個匹配中,圖中的每個頂點都和圖中某條邊相關(guān)聯(lián),則稱此匹配為完全匹配,,也稱作完備匹配。
算法描述
在介紹匈牙利算法之前還是先提一下幾個概念,下面M是G的一個匹配。
M-交錯路:p是G的一條通路,如果p中的邊為屬于M中的邊與不屬于M但屬于G中的邊交替出現(xiàn),則稱p是一條M-交錯路。如:路徑(X3,Y2,X1,Y4),(Y1,X2,Y3)。
M-飽和點:對于v∈V(G),如果v與M中的某條邊關(guān)聯(lián),則稱v是M-飽和點,否則稱v是非M-飽和點。如X1,X2,Y1,Y2都屬于M-飽和點,而其它點都屬于非M-飽和點。
M-可增廣路:p是一條M-交錯路,如果p的起點和終點都是非M-飽和點,則稱p為M-可增廣路。如(X3,Y2,X1,Y4)。(不要和流網(wǎng)絡(luò)中的增廣路徑弄混了)
求最大匹配的一種顯而易見的算法是:先找出全部匹配,然后保留匹配數(shù)最多的。但是這個算法的時間復(fù)雜度為邊數(shù)的指數(shù)級函數(shù)。因此,需要尋求一種更加高效的算法。下面介紹用增廣路求最大匹配的方法(稱作匈牙利算法,匈牙利數(shù)學(xué)家Edmonds于1965年提出)。
增廣路的定義(也稱增廣軌或交錯軌):
若P是圖G中一條連通兩個未匹配頂點的路徑,并且屬于M的邊和不屬于M的邊(即已匹配和待匹配的邊)在P上交替出現(xiàn),則稱P為相對于M的一條增廣路徑。
由增廣路的定義可以推出下述三個結(jié)論:
1-P的路徑個數(shù)必定為奇數(shù),第一條邊和最后一條邊都不屬于M。
2-將M和P進行取反操作可以得到一個更大的匹配M’。
3-M為G的最大匹配當(dāng)且僅當(dāng)不存在M的增廣路徑。
算法輪廓:
(1)置M為空
(2)找出一條增廣路徑P,通過異或操作獲得更大的匹配M’代替M
(3)重復(fù)(2)操作直到找不出增廣路徑為止
時間空間復(fù)雜度
時間復(fù)雜度 鄰接矩陣:最壞為O(n^3) 鄰接表:O(mn)
空間復(fù)雜度 鄰接矩陣:O(n^2) 鄰接表:O(m+n)
#include<fstream>
using namespace std;
ifstream fin("dmnd.in");
ofstream fout("dmnd.out");
const int N=1000;
int n1,n2;
bool state[N+1];
bool find(int x)
{
for (int i=1;i<=n2;i++)
{
if (!state[i]&&map[x][i])
{
state[i]=1;
if (mtch[i]==-1||find(mtch[i]))
{
mtch[i]=x;
return true;
}
}
}
return false;
}
int main()
{
fin>>n1>>n2>>m;
int x,y;
for (int i=1;i<=m;i++)
{
fin>>x>>y;
map[x][y]=1;
map[y][x]=1;
}
for (int i=1;i<=n1;i++)
{
if (find(i))
{
memset(state,0,n2);
ans++;
}
}
fout<
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