解决分配问题的匈牙利算法java实现
算法规则：
Hungarian算法
java代码：
package Text;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
public class Hungarian1 {
private Integer[][] originalValues;//存储原始的成本数组
private Integer[][] processValues;//用于变化的成本数组
List<Integer> rowIndex=new ArrayList<Integer>();//存放没有-1的行下标
List<Integer> colIndex=new ArrayList<Integer>();//存放没有-1的行中有-2的下标
private Map<Integer, Integer> indexMap=new HashMap<Integer, Integer>();//用于存储最后的坐标
//构造函数用于刚开始将原始数据存储在originalValues，并存储在processValues中用于变化
//这块process存储需要用到clone函数
public Hungarian1(Integer[][] values) {
//因为输出的为阶矩阵所以行和列一样
int len=values.length;
originalValues=values;//原始数据，将orginalValues数组指向原来的数组
processValues=MyClone(values);//得到一个新的数组与原始数组没有地址关联
boolean flag=false;//表示最后indexMap中存储是行列，还是列行（true:列行）
//1、对数组的每一行减去每行的最小值
for(int i=0;i<len;i++)
{
//得到每行的最小值
int min=minNum(processValues[i]);
for(int j=0;j<len;j++)
{
//对每一行的数减去最小值
processValues[i][j]-=min;
}
}
//2、对数组的每一列减去每一列的最小值
for(int i=0;i<len;i++)
{
//新建一个临时一维数组用来存储每一列
Integer[] lie=new Integer[len];
for(int j=0;j<len;j++)
{
//取出每一列的数组
lie[j]=processValues[j][i];
}
//得到每一列的最小值
int min=minNum(lie);
for(int j=0;j<len;j++)
{
//对每一列的值减去自己列的最小值
processValues[j][i]-=min;
}
}
//当进行到之一步时候有的成本矩阵已经达到了我们想要的目的了，需要进行判断是否达到
while(!isMatchByRow(processValues))//没有达到目的
{
//3、画线对行里没有-1的进行画线，对画线行里有-2的列画线，对画线列中有-1的画线
//不需要画线了，只需要找出要最小值的集合，求出最小值就行
int min=PaintLine(processValues);
//还原数组
for(int i=0;i<processValues.length;i++)
{
for(int j=0;j<processValues[i].length;j++)
{
if(processValues[i][j]==-1||processValues[i][j]==-2)
processValues[i][j]=0;
}
}//end for
//需要判断画线数是否等于lenght等于也证明符合
if(processValues.length==(processValues.length-rowIndex.size()+colIndex.size()))
{
//按列进行判断将矩阵转置
if(isMatchByRow(processValues))
{
flag=true;
break;
}
}
//对标记的的行减去min
for(int i:rowIndex)
{
for(int j=0;j<processValues[i].length;j++)
{
processValues[i][j]-=min;
}
}//end for(int i:rowIndex)
//对标记的列加上min
for(int i:colIndex)
{
for(int j=0;j<processValues.length;j++)
{
processValues[j][i]+=min;
}
}//end for(int i:rowIndex)
//清空rowIndex和colIndex
rowIndex.clear();
colIndex.clear();
}//end while
int count=0;
if(flag)//flag为true为key--列 value----行
{
for(Entry<Integer, Integer> en:indexMap.entrySet())
{
System.out.println(en.getValue()+1+"------"+(en.getKey()+1));
count+=originalValues[en.getValue()][en.getKey()];
}
}else {
for(Entry<Integer, Integer> en:indexMap.entrySet())
{
System.out.println(en.getKey()+1+"--------"+(en.getValue()+1));
count+=originalValues[en.getKey()][en.getValue()];
}
}
System.out.println();
System.out.println();
for(int i=0;i<len;i++)
{
for(int j=0;j<len;j++)
{
System.out.print(originalValues[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
System.out.println("count--------"+count);
}
//画线
public int findLessZeroByCol(Integer[][] processValues2) {
//表示每一列0的个数
//初始化为最大
int n=processValues2.length;
int index=-1;//表示哪一个0最少的行标
for(int i=0;i<processValues2.length;i++)
{
int n1=0;
boolean zeroFlag=false;
for(int j=0;j<processValues2[i].length;j++)
{
if(processValues2[i][j]==0)
{
n1++;
zeroFlag=true;
}
}
if(zeroFlag&&n>n1)
{
//用于保存上一行0的个数
n=n1;
//保存最少0的行的下标
index=i;
}
}
return index;
}
public int PaintLine(Integer[][] processValues2) {
//-3表示画线
for(int i=0;i<processValues2.length;i++)
{
if(!Arrays.asList(processValues2[i]).contains(-1))
{
rowIndex.add(i);
for(int j=0;j<processValues2[i].length;j++)
{
if(processValues2[i][j]==-2)
colIndex.add(j);
}
}
}
int n;
do {
n=addCol(processValues2)+addRow(processValues2);
} while (n!=0);
//从没有画线的数字中找出最小值
boolean flag=true;
int min=0;
for(int i:rowIndex)
{
for(int j=0;j<processValues2[i].length;j++)
{
if(!colIndex.contains(j))
{
if(flag)
{
min=processValues2[i][j];
flag=false;
}
if(min>processValues2[i][j])
min=processValues2[i][j];
}
}
}
return min;
}
public int addRow(Integer[][] processValues2) {
int n=0;
for(Integer i:colIndex)
{
for(int j=0;j<processValues2[i].length;j++)
{
if(!rowIndex.contains(j)&&processValues2[j][i]==-1)
{
n++;
rowIndex.add(j);
}
}
}
return n;
}
public int addCol(Integer[][] processValues2) {
int n=0;
for(Integer i:rowIndex)
{
for(int j=0;j<processValues2[i].length;j++)
{
if(!colIndex.contains(j)&&processValues2[i][j]==-2)
{
n++;
colIndex.add(j);
}
}
}
return n;
}
//返回一个新的数组改变这个数组但是原始数据不会跟着变化而变化
public Integer[][] MyClone(Integer[][] values) {
Integer[][] num_clone=new Integer[values.length][values[0].length];//新建一个数组
for(int i=0;i<values.length;i++)
{
//这是运功clone函数
num_clone[i]=values[i].clone();
/*
//这是一种数组copy的方法等与for()循环给数组每一个赋值
System.arraycopy(num[i], 0, num_clone[i], 0, num[i].length);
*/
}
return num_clone;
}
//查找一个一维数组的最小数
public Integer minNum(Integer[] processValues2) {
int min=processValues2[0];
for(int i=1;i<processValues2.length;i++)
{
if(min>processValues2[i])
{
min=processValues2[i];
}
}
return min;
}
//寻找数组哪一行零个数最小并返回行数
public int findLessZero(Integer[][] processValues2) {
//表示每一行0的个数
//初始化为最大
int n=processValues2.length;
int index=-1;//表示哪一个0最少的行标
for(int i=0;i<processValues2.length;i++)
{
int n1=0;
boolean zeroFlag=false;
for(int j=0;j<processValues2[i].length;j++)
{
if(processValues2[i][j]==0)
{
n1++;
zeroFlag=true;
}
}
if(zeroFlag&&n>n1)
{
//用于保存上一行0的个数
n=n1;
//保存最少0的行的下标
index=i;
}
}
return index;
}
/*
* @col 列
* @row 行
* 0表示独立0元素 -2表示被划掉的0元素
*/
public void change_1(int col,int row,Integer[][] processValues2) {
//对这一列值为0的赋值-2
for(int i=0;i<processValues2.length;i++)
{
if(processValues2[i][col]==0)
processValues2[i][col]=-2;
}
//对这一行的值为0赋值为-2
for(int i=0;i<processValues2.length;i++)
{
if(processValues2[row][i]==0)
processValues2[row][i]=-2;
}
//-1表示独立0元素
processValues2[row][col]=-1;
}
//获取一个数组的转置矩阵
public void tran(int[][] num)
{
for(int i=0;i<num.length;i++)
{
for(int j=0;j<num[i].length;j++)
{
num[j][i]=num[i][j];
}
}
}
//判断是否达到目的
public boolean isMatchByRow(Integer[][] processValues2) {
int onlyZero=0;//表示独立零元素个数
//判断是否达到目的，达到输出，没达到返回false
boolean flag=false;
int len;
//从0最少的那一行进行变化
while((len=findLessZero(processValues2))!=-1)
{
for(int i=0;i<processValues2[len].length;i++)
{
if(processValues2[len][i]==0)
{
indexMap.put(len,i);
onlyZero++;
//把这行和这列所以元素赋值为1
change_1(i,len, processValues2);
break;//跳出for循环
}
}
}
//没有达到清空坐标map
if(onlyZero!=processValues2.length)
{
indexMap.clear();
}else {
flag=true;
}
return flag;
}
}
实现显示：
package Text;
public class Text1 {
public static void main(String[] args) {
Integer[][] values = {
{9,11,3,6,6},
{10,9,11,5,6},
{8,10,5,6,4},
{6,8,10,4,9},
{11,10,9,8,7}
};
Hungarian1 hungarian1=new Hungarian1(values);
}
}
这一块建立数组用的Integer，因为后面用的话方便一点。