匈牙利算法是一种在
多项式时间内求解任务分配问题的
组合优化算法,并推动了后来的原始对偶方法。1955年,库恩(W.W.Kuhn)利用匈牙利数学家康尼格(D.Kőnig)的一个定理构造了这个解法,故称为匈牙利法。
简介
设 是一个无向图。如顶点集V可分割为两个互不相交的子集 ,选择这样的子集中边数最大的子集称为图的最大
匹配问题(maximal matching problem)。
如果一个匹配中, 且匹配数 ,则称此匹配为完全匹配,也称作完备匹配。特别的当 称为完美匹配。
概念
在介绍匈牙利算法之前还是先提一下几个概念,下面M是G的一个匹配。
若 , ,其中边 已经在匹配M上。
M-交错路:p是G的一条通路,如果p中的边为属于M中的边与不属于M但属于G中的边交替出现,则称p是一条M-交错路。如:路径 , 。
M-饱和点:对于 ,如果v与M中的某条边关联,则称v是M-饱和点,否则称v是非M-饱和点。如 都属于M-饱和点,而其它点都属于非M-饱和点。
M-可
增广路:p是一条M-交错路,如果p的起点和终点都是非M-饱和点,则称p为M-可增广路。如 (不要和流网络中的增广路径弄混了)。
求最大
匹配的一种显而易见的算法是:先找出全部匹配,然后保留匹配数最多的。但是这个算法的
时间复杂度为边数的指数级函数。因此,需要寻求一种更加高效的算法。下面介绍用增广路求最大匹配的方法(称作匈牙利算法,
匈牙利数学家Edmonds于1965年提出)。
若P是图G中一条连通两个未匹配顶点的路径,并且属于M的边和不属于M的边(即已匹配和待匹配的边)在P上交替出现,则称P为相对于M的一条增广路径。
由增广路的定义可以推出下述三个结论:
(1)P的路径个数必定为奇数,第一条边和最后一条边都不属于M。
(2)将M和P进行取反操作可以得到一个更大的匹配 。
(3)M为G的最大匹配当且仅当不存在M的增广路径。
算法轮廓:
(1)置M为空
(2)找出一条增广路径P,通过异或操作获得更大的匹配 代替M
复杂度
空间复杂度 邻接矩阵: 邻接表:
样例程序
格式说明
输入格式:
第1行3个整数, 的节点数目 ,G的边数m
第2-m+1行,每行两个整数 ,代表 中编号为 的点和 中编号为 的点之间有边相连
输出格式:
邻接矩阵-C
邻接矩阵-pascal
邻接表-pascal(使用动态链表)
(方法基于之前的邻接矩阵-pascal)
邻接表-C++
邻接矩阵-C++