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圖論入門---匈牙利演算法的理解

【書本上的演算法往往講得非常複雜,我和我的朋友計劃用一些簡單通俗的例子來描述演算法的流程】

匈牙利演算法是由匈牙利數學家Edmonds於1965年提出,因而得名。匈牙利演算法是基於Hall定理中充分性證明的思想,它是部圖匹配最常見的演算法,該演算法的核心就是尋找增廣路徑,它是一種用增廣路徑求二分圖最大匹配的演算法。

-------等等,看得頭大?那麼請看下面的版本:

通過數代人的努力,你終於趕上了剩男剩女的大潮,假設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(驚訝-_-||暫時不考慮特殊的性取向),如果一對男女互有好感,那麼你就可以把這一對撮合在一起,現在讓我們無視掉所有的單相思(好憂傷的感覺快哭了

),你擁有的大概就是下面這樣一張關係圖,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,你想要儘可能地撮合更多的情侶,匈牙利演算法的工作模式會教你這樣做:

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先試著給1號男生找妹子,發現第一個和他相連的1號女生還名花無主,got it,連上一條藍線


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接著給2號男生找妹子,發現第一個和他相連的2號女生名花無主,got it


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接下來是3號男生,很遺憾1號女生已經有主了,怎麼辦呢?

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,怎麼辦呢?我們再試著給2號女生的原配(發火發火)重新找個妹子(注意這個步驟和上面是一樣的,這是一個遞迴的過程)


此時發現2號男生還能找到3號女生,那麼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

所以第三步最後的結果就是:


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接下來是4號男生,很遺憾,按照第三步的節奏我們沒法給4號男生出來一個妹子,我們實在是無能為力了……香吉士同學走好。

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這就是匈牙利演算法的流程,其中找妹子是個遞迴的過程,最最關鍵的字就是“”字

其原則大概是:有機會上,沒機會創造機會也要上

【code】

[cpp] view plain copy print?
  1. bool find(int x){  
  2.     int i,j;  
  3.     for (j=1;j<=m;j++){    //掃描每個妹子  
  4.         if (line[x][j]==true && used[j]==false)        
  5.         //如果有曖昧並且還沒有標記過(這裡標記的意思是這次查詢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)  
  6.         {  
  7.             used[j]=1;  
  8.             if (girl[j]==0 || find(girl[j])) {   
  9.                 //名花無主或者能騰出個位置來,這裡使用遞迴  
  10.                 girl[j]=x;  
  11.                 return true;  
  12.             }  
  13.         }  
  14.     }  
  15.     return false;  
  16. }  
bool find(int x){
	int i,j;
	for (j=1;j<=m;j++){    //掃描每個妹子
		if (line[x][j]==true && used[j]==false)      
		//如果有曖昧並且還沒有標記過(這裡標記的意思是這次查詢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)
		{
			used[j]=1;
			if (girl[j]==0 || find(girl[j])) { 
				//名花無主或者能騰出個位置來,這裡使用遞迴
				girl[j]=x;
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}

在主程式我們這樣做:每一步相當於我們上面描述的一二三四中的一步

[cpp] view plain copy print?
  1. for (i=1;i<=n;i++)  
  2. {  
  3.     memset(used,0,sizeof(used));    //這個在每一步中清空  
  4.     if find(i) all+=1;  
  5. }  

過山車

Time Limit: 1000/1000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 32768/32768 K (Java/Others)
Total Submission(s): 23992    Accepted Submission(s): 10454


Problem Description RPG girls今天和大家一起去遊樂場玩,終於可以坐上夢寐以求的過山車了。可是,過山車的每一排只有兩個座位,而且還有條不成文的規矩,就是每個女生必須找個個男生做partner和她同坐。但是,每個女孩都有各自的想法,舉個例子把,Rabbit只願意和XHD或PQK做partner,Grass只願意和linle或LL做partner,PrincessSnow願意和水域浪子或偽酷兒做partner。考慮到經費問題,boss劉決定只讓找到partner的人去坐過山車,其他的人,嘿嘿,就站在下面看著吧。聰明的Acmer,你可以幫忙算算最多有多少對組合可以坐上過山車嗎?
Input 輸入資料的第一行是三個整數K , M , N,分別表示可能的組合數目,女生的人數,男生的人數。0<K<=1000
1<=N 和M<=500.接下來的K行,每行有兩個數,分別表示女生Ai願意和男生Bj做partner。最後一個0結束輸入。
Output 對於每組資料,輸出一個整數,表示可以坐上過山車的最多組合數。
Sample Input 6 3 3 1 1 1 2 1 3 2 1 2 3 3 1 0
Sample Output 3

  這個程式碼不知為何會超時?
#include<iostream>
#include<string.h>
using namespace std;
const int a=500;
bool map[a][a];  //紀錄看是否可以匹配
bool vis[a]; // 看是否被匹配
int pri[a]; //每一個男生是否和女生在一起
int k,m,n,i,j;
bool find(int x)
{
	for(i=1;i<=n;i++){
		//當前沒有被訪問過並且都對眼
		if(vis[i]==false&&map[i][x]){
			//訪問過了
			vis[i]=true;
			//如果當前男生沒有找到另一半 或者當前男生有另一半 將這個男生的另一半替換為該女生
			if(pri[i]==-1||find(pri[i]))  {
				pri[i]=x;
				return 1;
			}
		}
	}
	return 0;
}

int main()
{
	while(cin>>k&&k){
		cin>>n>>m;
		memset(map,false,sizeof(map)); //初始化
		memset(pri,-1,sizeof(pri)); //初始化每一個男生是否和女生在一起
		for(i=0;i<k;i++){
			int a,b;
			cin>>a>>b;
			map[a][b]=false; //說明是對上眼的一對
		}
		int output=0;
		for(i=1;i<=m;i++)  //列舉每一個女生 去找男生
		{
			memset(vis,false,sizeof(vis)); //先將所有的男生都標記為未訪問
			if(find(i)) output++;  //如果找到另一個則匹配成功一個
		}
		cout<<output<<endl;
	}
	return 0;
}
這個卻過了  莫名奇妙哦!
#include<iostream>
#include<string.h>
using namespace std;
const int ma=500;
int n,m,i,k;
int map[ma][ma];
int biao[ma];
int cheng[ma];
int find(int x)
{
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        if(biao[i]==0&&map[i][x])
        {
            biao[i]=1;
            if(cheng[i]==-1||find(cheng[i]))
            {
                cheng[i]=x;
                return 1;
            }
        }
    }
    return 0;
}
int main()
{
    while(cin>>k&&k)
    {
        cin>>m>>n;
        memset(map,0,sizeof(map));
        memset(cheng,-1,sizeof(cheng));
        for(int i=0;i<k;i++)
        {
            int a,b;
            cin>>a>>b;
            map[a][b]=1;
        }
        int output=0;
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            memset(biao,0,sizeof(biao));
            if(find(i))
               output++;
        }
        cout<<output<<endl;
    }
    return 0;
}