• 二分图最大匹配总结


    全部引用自kuangbin的博客。

    二分图匹配(匈牙利算法)

    1。一个二分图中的最大匹配数等于这个图中的最小点覆盖数

    König定理是一个二分图中很重要的定理,它的意思是,一个二分图中的最大匹配数等于这个图中的最小点覆盖数。如果你还不知道什么是最小点覆盖,我也在这里说一下:假如选了一个点就相当于覆盖了以它为端点的所有边,你需要选择最少的点来覆盖所有的边。

    2。最小路径覆盖=最小路径覆盖=|G|-最大匹配数

     在一个N*N的有向图中,路径覆盖就是在图中找一些路经,使之覆盖了图中的所有顶点,
     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);如果不考虑图中存在回路,那么每每条路径就是一个弱连通子集.

    由上面可以得出:

     1.一个单独的顶点是一条路径;
     2.如果存在一路径p1,p2,......pk,其中p1 为起点,pk为终点,那么在覆盖图中,顶点p1,p2,......pk不再与其它的
       顶点之间存在有向边.

    最小路径覆盖就是找出最小的路径条数,使之成为G的一个路径覆盖.

     路径覆盖与二分图匹配的关系:最小路径覆盖=|G|-最大匹配数;

    3。二分图最大独立集=顶点数-二分图最大匹配

    独立集:图中任意两个顶点都不相连的顶点集合。

    二分图模板:

    模板一:匈牙利算法

    /* **************************************************************************
    //二分图匹配(匈牙利算法的DFS实现)
    //初始化:g[][]两边顶点的划分情况
    //建立g[i][j]表示i->j的有向边就可以了,是左边向右边的匹配
    //g没有边相连则初始化为0
    //uN是匹配左边的顶点数,vN是匹配右边的顶点数
    //调用:res=hungary();输出最大匹配数
    //优点:适用于稠密图,DFS找增广路,实现简洁易于理解
    //时间复杂度:O(VE)
    //***************************************************************************/
    //顶点编号从0开始的
    const int MAXN=510;
    int uN,vN;//u,v数目
    int g[MAXN][MAXN];
    int linker[MAXN];
    bool used[MAXN];
    bool dfs(int u)//从左边开始找增广路径
    {
        int v;
        for(v=0;v<vN;v++)//这个顶点编号从0开始,若要从1开始需要修改
          if(g[u][v]&&!used[v])
          {
              used[v]=true;
              if(linker[v]==-1||dfs(linker[v]))
              {//找增广路,反向
                  linker[v]=u;
                  return true;
              }
          }
        return false;//这个不要忘了,经常忘记这句
    }
    int hungary()
    {
        int res=0;
        int u;
        memset(linker,-1,sizeof(linker));
        for(u=0;u<uN;u++)
        {
            memset(used,0,sizeof(used));
            if(dfs(u)) res++;
        }
        return res;
    }
    //******************************************************************************/

    模板二: Hopcroft-Carp算法

    这个算法比匈牙利算法的时间复杂度要小,大数据可以采用这个算法

    /* *********************************************
    二分图匹配(Hopcroft-Carp的算法)。
    初始化:g[][]邻接矩阵
    调用:res=MaxMatch();  Nx,Ny要初始化!!!
    时间复杂大为 O(V^0.5 E)
     
    适用于数据较大的二分匹配
    需要queue头文件
    ********************************************** */
    const int MAXN=3000;
    const int INF=1<<28;
    int g[MAXN][MAXN],Mx[MAXN],My[MAXN],Nx,Ny;
    int dx[MAXN],dy[MAXN],dis;
    bool vst[MAXN];
    bool searchP()
    {
        queue<int>Q;
        dis=INF;
        memset(dx,-1,sizeof(dx));
        memset(dy,-1,sizeof(dy));
        for(int i=0;i<Nx;i++)
            if(Mx[i]==-1)
            {
                Q.push(i);
                dx[i]=0;
            }
        while(!Q.empty())
        {
            int u=Q.front();
            Q.pop();
            if(dx[u]>dis)  break;
            for(int v=0;v<Ny;v++)
                if(g[u][v]&&dy[v]==-1)
                {
                    dy[v]=dx[u]+1;
                    if(My[v]==-1)  dis=dy[v];
                    else
                    {
                        dx[My[v]]=dy[v]+1;
                        Q.push(My[v]);
                    }
                }
        }
        return dis!=INF;
    }
    bool DFS(int u)
    {
        for(int v=0;v<Ny;v++)
           if(!vst[v]&&g[u][v]&&dy[v]==dx[u]+1)
           {
               vst[v]=1;
               if(My[v]!=-1&&dy[v]==dis) continue;
               if(My[v]==-1||DFS(My[v]))
               {
                   My[v]=u;
                   Mx[u]=v;
                   return 1;
               }
           }
        return 0;
    }
    int MaxMatch()
    {
        int res=0;
        memset(Mx,-1,sizeof(Mx));
        memset(My,-1,sizeof(My));
        while(searchP())
        {
            memset(vst,0,sizeof(vst));
            for(int i=0;i<Nx;i++)
              if(Mx[i]==-1&&DFS(i))  res++;
        }
        return res;
    }
    //**************************************************************************/

    下面的程序效率很高。是用vector实现邻接表的匈牙利算法。

    处理点比较多的效率很高。1500的点都没有问题

    /*

    HDU 1054

    用STL中的vector建立邻接表实现匈牙利算法

    效率比较高

     

     G++  578ms  580K

    */

    #include<stdio.h>

    #include<iostream>

    #include<algorithm>

    #include<string.h>

    #include<vector>

    using namespace std;

     

    //************************************************

    const int MAXN=1505;//这个值要超过两边个数的较大者,因为有linker

    int linker[MAXN];

    bool used[MAXN];

    vector<int>map[MAXN];

    int uN;

    bool dfs(int u)

    {

        for(int i=0;i<map[u].size();i++)

        {

            if(!used[map[u][i]])

            {

                used[map[u][i]]=true;

                if(linker[map[u][i]]==-1||dfs(linker[map[u][i]]))

                {

                    linker[map[u][i]]=u;

                    return true;

                }

            }

        }

        return false;

    }

    inthungary()

    {

        int u;

        int res=0;

        memset(linker,-1,sizeof(linker));

        for(u=0;u<uN;u++)

        {

            memset(used,false,sizeof(used));

            if(dfs(u)) res++;

        }

        return res;

    }

    //*****************************************************

    int main()

    {

        int u,k,v;

        int n;

        while(scanf("%d",&n)!=EOF)

        {

            for(int i=0;i<MAXN;i++)

               map[i].clear();

            for(int i=0;i<n;i++)

            {

                scanf("%d:(%d)",&u,&k);

                while(k--)

                {

                    scanf("%d",&v);

                    map[u].push_back(v);

                    map[v].push_back(u);

                }

            }

            uN=n;

            printf("%d ",hungary()/2);

        }

        return 0;

    }

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/henserlinda/p/4717205.html
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