匈牙利算法

匈牙利算法是解决二分图匹配的算法,首先看看什么是二分图。如果一个图是二分图,那么可以将其顶点分成两部分,使得没一条边对应的顶点都分别在两个集合。其充分必要条件是不存在回路或者不存在奇数顶点的回路。判断二分图可用DFS/BFS着色。

二分图的匹配:一组边的集合,使得任意两条边都没有公共的顶点。而匈牙利算法可以找到二分图的最大匹配。核心思想是寻找增广路径。摘自别人博客的例子:


通过数代人的努力,你终于赶上了剩男剩女的大潮,假设你是一位光荣的新世纪媒人,在你的手上有N个剩男,M个剩女,每个人都可能对多名异性有好感(-_-||暂时不考虑特殊的性取向),如果一对男女互有好感,那么你就可以把这一对撮合在一起,现在让我们无视掉所有的单相思(好忧伤的感觉),你拥有的大概就是下面这样一张关系图,每一条连线都表示互有好感。


本着救人一命,胜造七级浮屠的原则,你想要尽可能地撮合更多的情侣,匈牙利算法的工作模式会教你这样做:

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 先试着给1号男生找妹子,发现第一个和他相连的1号女生还名花无主,got it,连上一条蓝线


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接着给2号男生找妹子,发现第一个和他相连的2号女生名花无主,got it


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接下来是3号男生,很遗憾1号女生已经有主了,怎么办呢?

我们试着给之前1号女生匹配的男生(也就是1号男生)另外分配一个妹子。

(黄色表示这条边被临时拆掉)

与1号男生相连的第二个女生是2号女生,但是2号女生也有主了,怎么办呢?我们再试着给2号女生的原配()重新找个妹子(注意这个步骤和上面是一样的,这是一个递归的过程)


此时发现2号男生还能找到3号女生,那么之前的问题迎刃而解了,回溯回去

2号男生可以找3号妹子~~~                  1号男生可以找2号妹子了~~~                3号男生可以找1号妹子

所以第三步最后的结果就是:


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 接下来是4号男生,很遗憾,按照第三步的节奏我们没法给4号男生出来一个妹子,我们实在是无能为力了……香吉士同学走好。

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这就是匈牙利算法的流程,其中找妹子是个递归的过程,最最关键的字就是“ ”字

好了,现在总结一下原理:假设图中已经部分匹配了,考虑新的匹配,使得匹配数增多,这可能会破坏原来的匹配。

5交替路:从一个未匹配点出发,依次经过非匹配边、匹配边、非匹配边...形成的路径叫交替路。

增广路:从一个未匹配点出发,走交替路,如果途径另一个未匹配点(出发的点不算),则这条交替路称为增广路(agumenting path)。例如,图 5 中的一条增广路如图 6 所示(图中的匹配点均用红色标出):

6

增广路有一个重要特点 :非匹配边比匹配边多一条。 因此,研究增广路的意义是 改进匹配 。只要把增广路中的匹配边和非匹配边的身份交换即可。由于中间的匹配节点不存在其他相连的匹配边,所以这样做不会破坏匹配的性质。交换后,图中的匹配边数目比原来多了 1 条。

代码就是找妹子的:

bool find(int x){
	int i,j;
	for (j=1;j<=m;j++){    //扫描每个妹子
		if (line[x][j]==true && used[j]==false)      
		//如果有暧昧并且还没有标记过(这里标记的意思是这次查找曾试图改变过该妹子的归属问题,但是没有成功,所以就不用瞎费工夫了)
		{
			used[j]=1;
			if (girl[j]==0 || find(girl[j])) { //gril[j]==0表示j号妹子没有匹配此时找到了增广路径的终点,返回true;或者grid[j]有主了,表示line[girl[j]][j]已经匹配了,要尝试破坏这种匹配,已经找到一条匹配路,则接下来跳过已匹配的line[girl[j]][j],寻找gril[j]男生为匹配的路。如果成果会一路返回true,然后破坏掉j和gril[j]的匹配关系,重新建立新的匹配,gril[j]=x,这里很精妙。

				//名花无主或者能腾出个位置来,这里使用递归
				girl[j]=x;
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}

for (i=1;i<=n;i++)
{
	memset(used,0,sizeof(used));    //这个在每一步中清空
	if find(i) all+=1;
}


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