二分图最大匹配算法——匈牙利算法

先看看洛谷上面的二分图匹配有关匈牙利算法的题目。

题目背景

二分图

题目描述

给定一个二分图,结点个数分别为n,m,边数为e,求二分图最大匹配数

输入输出格式

输入格式:

 

第一行,n,m,e

第二至e+1行,每行两个正整数u,v,表示u,v有一条连边

 

输出格式:

 

共一行,二分图最大匹配

 

输入输出样例

输入 输出
1 1 1
1 1
1

二分图匹配:

二分图匹配,自然要先从定义入手,那么二分图是什么呢?

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。

简单的说,一个图被分成了两部分,相同的部分没有边,那这个图就是二分图,二分图是特殊的图。

匹配:

给定一个二分图G,在G的一个子图M中,M的边集{E}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。
极大匹配(Maximal Matching)是指在当前已完成的匹配下,无法再通过增加未完成匹配的边的方式来增加匹配的边数。最大匹配(maximum matching)是所有极大匹配当中边数最大的一个匹配。选择这样的边数最大的子集称为图的最大匹配问题。
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。
求二分图匹配可以用最大流(Maximal Flow)或者匈牙利算法(Hungarian Algorithm)

注意匈牙利算法,除了二分图多重匹配外在二分图匹配中都可以使用。

注:二分图匹配中还有一个hk算法,复杂度为o(sqrt(n)*e)由于复杂度降低较低,代码量飙升而且绝大多数情况下没人会闲的卡个sqrt的复杂度。。在此先不讲了,有兴趣可以自己百度,貌似卡这个算法的只有hdu2389

嘛 首先我们讲解一下匈牙利算法的过程:

匈牙利算法:

实现过程详解

匈牙利算法几乎是二分图匹配的核心算法,除了二分图多重匹配外均可使用

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。

-------等等,看得头大?那么请看下面的版本:

 

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。

 

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第1张图片

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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一: 先试着给1号廖老师找妹子,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

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第2张图片

 

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:接着给2号王老师找妹子,发现第一个和他相连的2号女生名花无主,got it

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第3张图片

 

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:接下来是3号石老师,很遗憾1号女生已经有主了,怎么办呢?

我们试着给之前1号女生匹配的老师(也就是1号廖老师)另外分配一个妹子。

 

(黄色表示这条边被临时拆掉)

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第4张图片

 

与1号廖老师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)

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第5张图片

此时发现2号王老师还能找到3号女生,那么之前的问题迎刃而解了,回溯回去

2号王老师可以找3号妹子~~~   

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第6张图片

 1号廖老师可以找2号妹子了~~~

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第7张图片

3号石老师可以找1号妹子

二分图最大匹配算法——匈牙利算法_第8张图片

所以最终结果便是如此

 

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: 接下来是4号屈老师,很遗憾,按照第三步的节奏我们没法给4号屈老师腾出来一个妹子,我们实在是无能为力了……屈老师走好。

 

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这就是匈牙利算法的流程,其中找妹子是个搜索或者递归的过程,最最关键的字就是“腾”字

其原则大概是:有机会上,没机会创造机会也要上 

 

练习题:洛谷P3386:

洛谷P3386就是一道裸二分图最大匹配的问题,直接上匈牙利算法即可。

下面是我AC的代码:

#include
#include
using namespace std;

bool d[1010][1010],b[1010];
int pp[1010],n,m,e,ans;

bool dfs(int k){
	for(int i=1;i<=n;i++) //扫描每个妹子  
		if(d[k][i] && !b[i]){
	//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)
			b[i]=true;
			if(!pp[i] || dfs(pp[i])){
				//名花无主或者能腾出个位置来,这里使用递归
				pp[i]=k;
				return true;
			}
		}
	return false;
}

int main(){
	cin>>n>>m>>e;
	for(int i=0;i>u>>v;
		if(u>n || v>m)
			continue;
		d[u][v]=true;
	}
	for(int i=1;i<=m;i++){
		for(int j=1;j<=m;j++)
			b[j]=false;
		if(dfs(i))
			ans++;
	}
	cout<

 

 

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