匈牙利算法示例ppt
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匈牙利算法是一种在多项式时间内求解任务分配问题的组合优化算法,并推动了后来的原始对偶方法。
美国数学家哈罗德·库恩于1955年提出该算法。
此算法之所以被称作匈牙利算法,是因为算法很大一部分是基于以前匈牙利数学家Dénes Kőnig和Jenő Egerváry的工作之上创建起来的。
匈牙利算法是由匈牙利数学家Edmonds于1965年提出,因而得名。
匈牙利算法是基于Hall定理中充分性证明的思想,它是部图匹配最常见的算法,该算法的核心就是寻找增广路径,它是一种用增广路径求二分图最大匹配的算法。
二分图:二分图又称作二部图,是图论中的一种特殊模型。
设G=(V,E)是一个无向图,如果顶点V可分割为两个互不相交的子集(A,B),并且图中的每条边(i,j)所关联的两个顶点i和j分别属于这两个不同的顶点集(i in A,j in B),则称图G为一个二分图。
图一就是一个二分图。
匈牙利算法:匈牙利算法是由匈牙利数学家Edmonds于1965年提出,因而得名。
匈牙利算法是基于Hall定理中充分性证明的思想,它是一种用增广路径求二分图最大匹配的算法。
Hall定理:二部图G中的两部分顶点组成的集合分别为X, Y; X={X1, X2, X3,X4, .........,Xm}, Y={y1, y2, y3, y4 , .........,yn}, G中有一组无公共点的边,一端恰好为组成X的点的充分必要条件是:X中的任意k个点至少与Y中的k个点相邻。
(1≤k≤m)匹配:给定一个二分图G,在G的一个子图M中,M的边集中的任意两条边都不依附于同一个顶点,则称M是一个匹配。
图一中红线为就是一组匹配。
未盖点:设Vi是图G的一个顶点,如果Vi 不与任意一条属于匹配M的边相关联,就称Vi 是一个未盖点。
如图一中的a 3、b1。
设P是图G的一条路,如果P的任意两条相邻的边一定是一条属于M而另一条不属于M,就称P是一条交错路。
大意:已知两个图和两个图中的点和边的连接情况,求两个图中最多能连接的边的数目。
(每个点最多只能连接一条边)分析:算法总体可以采用类似于探索的方法,例如下面的这个图。
CADBE如这个有向图,共有5个结点A、B、C、D、E,A、B作为第一张图,C、D、E作为第二张图。
第一次DFS时先看A连接的点(顺序查找)是否已经有爹了,发现没有,那么爹变成了A,同时A的匹配找到了。
再找B的匹配,发现C已经有爹了即A,那么就试探A的下一个连接点发现没有爹且能与B相连,那么B的匹配也找到了,依次类推直到推到最后。
代码:function dfs(x:longint):boolean;vari:longint;beginif use[x] then exit(false);{如果出现某个点访问过返回false。
}use[x]:=true;{同时标记为已访问过。
}for i:=1 to m dobeginif (b[x,i]) and ((link[i]=0) or (dfs(link[i]))) then{如果要连的点还没爹可以连,或者是它的爹的所连的点还有剩余就可以继续(前提是必须可以相连)。
}beginlink[i]:=x;{修改爹。
}exit(true);end;end;exit(false);end;procedure XYL;vari:longint;beginfor i:=1 to n do{先进行查找。
}beginfillchar(use,sizeof(use),false);{初始化每个点都未访问过以便遍历图。
}if dfs(i) then inc(ans);{返回true说明可以匹配。
}end;writeln(ans);end;。
匈⽛利算法(⼆分图)---------------------------------------------------------------------题材⼤多来⾃⽹络,本篇由神犇整理基本概念—⼆分图⼆分图:是图论中的⼀种特殊模型。
若能将⽆向图G=(V,E)的顶点V划分为两个交集为空的顶点集,并且任意边的两个端点都分属于两个集合,则称图G为⼀个为⼆分图。
匹配:⼀个匹配即⼀个包含若⼲条边的集合,且其中任意两条边没有公共端点。
如下图,图3的红边即为图2的⼀个匹配。
1 最⼤匹配在G的⼀个⼦图M中,M的边集中的任意两条边都不依附于同⼀个顶点,则称M是⼀个匹配。
选择这样的边数最⼤的⼦集称为图的最⼤匹配问题,最⼤匹配的边数称为最⼤匹配数.如果⼀个匹配中,图中的每个顶点都和图中某条边相关联,则称此匹配为完全匹配,也称作完备匹配。
如果在左右两边加上源汇点后,图G等价于⼀个⽹络流,最⼤匹配问题可以转为最⼤流的问题。
解决此问的匈⽛利算法的本质就是寻找最⼤流的增⼴路径。
上图中的最⼤匹配如下图红边所⽰:2 最优匹配最优匹配⼜称为带权最⼤匹配,是指在带有权值边的⼆分图中,求⼀个匹配使得匹配边上的权值和最⼤。
⼀般X和Y集合顶点个数相同,最优匹配也是⼀个完备匹配,即每个顶点都被匹配。
如果个数不相等,可以通过补点加0边实现转化。
⼀般使⽤KM算法解决该问题。
3 最⼩覆盖⼆分图的最⼩覆盖分为最⼩顶点覆盖和最⼩路径覆盖:①最⼩顶点覆盖是指最少的顶点数使得⼆分图G中的每条边都⾄少与其中⼀个点相关联,⼆分图的最⼩顶点覆盖数=⼆分图的最⼤匹配数;②最⼩路径覆盖也称为最⼩边覆盖,是指⽤尽量少的不相交简单路径覆盖⼆分图中的所有顶点。
⼆分图的最⼩路径覆盖数=|V|-⼆分图的最⼤匹配数;4 最⼤独⽴集最⼤独⽴集是指寻找⼀个点集,使得其中任意两点在图中⽆对应边。
对于⼀般图来说,最⼤独⽴集是⼀个NP完全问题,对于⼆分图来说最⼤独⽴集=|V|-⼆分图的最⼤匹配数。