二分圖算法(判定和最大匹配)

二分圖定義:

頂點集V可分割為兩個互不相交的子集,并且圖中每條邊依附的兩個頂點都分屬于這兩個互不相交的子集,兩個子集內(nèi)的頂點不相鄰。同一個子集中沒有兩個點直接相連。
圖中沒有含奇數(shù)條邊的環(huán)。任何無回路的的圖均是二分圖

二分圖的判定:

如圖一個二分圖FIG.1都可以分成兩個互不相交的子集如圖FIG.2的形式
假如給的圖是連通圖就從1開始染色。如果是非連通圖只要把每個連通塊遍歷一遍就可以了。

  1. 如果節(jié)點沒有染過色,就染上與它相反的顏色,推入隊列。
  2. 如果節(jié)點染過色且相反,忽視掉。
  3. 如果節(jié)點染過色且與父節(jié)點相同,證明不是二分圖,return。

二分圖判定:

BFS判定:
bool bfs(int x)
{
  queue<int>qu;
   color[x]=1;
   qu.push(x);
   while(!qu.empty( ))
   {
       int k=qu.front( );
       qu.pop( );
       for(int i=0;i<vep[k].size( );i++)
       {
           int v=vep[k][i];
           if(color[v]==0)
           {
               color[v]=-color[k];
               qu.push(v);
           }
           else if(color[v]==color[k])
           {
               return false;
           }
       }
   }
   return true;
}
DFS判定:
flag=1;
void bfs(int x,int k)
{
   color[x]=k;
   for(int i=0;i<vep[x].size( );i++)
   {
      int v=vep[x][i];
       if(color[v]==-0)
       {
           bfs(v,-k);
       }
       else if(color[x]==color[v])
       {
           flag=0;
           return ;
       }
   }
}

二分圖最大匹配

給定一個二分圖G,在G的一個子圖M中,M的邊集{E}中的任意兩條邊都不依附于同一個頂點,則稱M是一個匹配。(一條邊的兩個端點都不是另外一條邊的端點)
個人覺得很好理解:
注:以下轉(zhuǎn)自 https://blog.csdn.net/dark_scope/article/details/8880547

匈牙利算法是由匈牙利數(shù)學(xué)家Edmonds于1965年提出,因而得名。匈牙利算法是基>于Hall定理中充分性證明的思想,它是部圖匹配最常見的算法,該算法的核心就:
尋找增廣路徑,它是一種用增廣路徑求二分圖最大匹配的算法。

-------等等,看得頭大?那么請看下面的版本:

通過數(shù)代人的努力,你終于趕上了剩男剩女的大潮,假設(shè)你是一位光榮的新世紀媒>人,在你的手上有N個剩男,M個剩女,每個人都可能對多名異性有好感
-_-||暫時不考慮特殊的性取向),如果一對男女互有好感,那么你就可以把這一對撮合在一起,現(xiàn)在讓我們無視掉所有的單相思,你擁有的大概就是下面這樣一張關(guān)系圖,每一條連線都表示互有好感。

本著救人一命,勝造七級浮屠的原則,你想要盡可能地撮合更多的情侶,匈牙利算法>的工作模式會教你這樣做:

==============================================================>=================

  1. 先試著給1號男生找妹子,發(fā)現(xiàn)第一個和他相連的1號女生還名花無主,got it,連上一條藍線

==============================================================>=================

  1. 接著給2號男生找妹子,發(fā)現(xiàn)第一個和他相連的2號女生名花無主,got it

==============================================================>=================

  1. 接下來是3號男生,很遺憾1號女生已經(jīng)有主了,怎么辦呢?

我們試著給之前1號女生匹配的男生(也就是1號男生)另外分配一個妹子。

(黃色表示這條邊被臨時拆掉)

與1號男生相連的第二個女生是2號女生,但是2號女生也有主了,怎么辦呢?我們再試著給2號女生的原配重新找個妹子(注意這個步驟和上面是一樣的,這是一個遞歸的過程)

此時發(fā)現(xiàn)2號男生還能找到3號女生,那么之前的問題迎刃而解了,回溯回去

2號男生可以找3號妹子~~~ 1號男生可以找2號妹子了~~~ 3號男生可以找1號妹子

所以第三步最后的結(jié)果就是:

===============================================================================

  1. 接下來是4號男生,很遺憾,按照第三步的節(jié)奏我們沒法給4號男生騰出來一個妹子,我們實在是無能為力了……香吉士同學(xué)走好。
    ============================================================
    ==================

匈牙利算法:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int edge[505][505];
int vis[505];
int L[505];
int k,m,n,x,y;
int Hungarian(int x)
{
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        if(!vis[i]&&edge[x][i])
    //如果有曖昧并且還沒有標記過(這里標記的意思是這次查找曾試圖改變過該妹子的歸屬問題,但是沒有成功,所以就不用瞎費工夫了)
        {
            vis[i]=1;
            if(L[i]==-1||Hungarian(L[i]))//名花無主或者能騰出個位置來,這里使用遞歸
            {
                L[i]=x;
                return 1;
            }
        }
    }
    return 0;
}
int main( )
{
    memset(edge,0,sizeof(edge));
    cin>>k>>n>>m;
    for(int i=1;i<=k;i++)
    {
        cin>>x>>y;
        edge[x][y]=1;
    }
    memset(L,-1,sizeof(L));
    int ans=0;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        memset(vis,0,sizeof(vis));//需要每次更新;
        if(Hungarian(i))
        {
            ans++;
        }
    }
    cout<<ans<<endl;
    return 0;
}
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