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匈牙利算法(匈牙利算法详解:寻找多项式时间复杂度的完美二分图匹配)

来源:仁星杂文网

匈牙利算法是解决二分图匹配问题的经典算法之一,它的时间复杂度是O(n^3),可以在多项式时间内解决完美匹配问题。

完美匹配问题指的是在二分图中找到一个匹配方案,使得每个点都被匹配且只被匹配一次。而二分图就是一个图中的所有点可以被分为左右两个部分,每个点之间只有来自不同部分的边。

匈牙利算法的思想是通过增广路来不断扩增匹配,直到找到完美匹配方案。具体来说,就是根据已有的匹配,找到一条可以增广的路来尝试扩大匹配范围。

算法过程可以用以下三个步骤来描述:

  1. 从左部点出发,对每个未匹配的点进行尝试匹配。
  2. 对于每个正在尝试匹配的左部点,依次遍历与其相连的右部点。
  3. 如果尝试匹配的右部点未被匹配,或者可以通过其他匹配与之相连的左部点可以重新匹配,则进行匹配,并更新整个匹配方案。

需要注意的是,匈牙利算法只适用于完美匹配的二分图问题,并且需要满足左部点数和右部点数一致。

在实际应用中,匈牙利算法可以被用来解决稳定婚姻问题、招聘问题、课程选择问题等。

如果你对匈牙利算法还不太熟悉,可以尝试使用已有的代码库来实现,或者手动模拟算法过程来加深理解。

下面放一张来自unsplash的图片作为本文的插图:

匈牙利算法(匈牙利算法详解:寻找多项式时间复杂度的完美二分图匹配)

匈牙利算法及其应用

匈牙利算法又称为增广路算法,是解决二分图最大匹配问题的经典算法。这个问题可以抽象成一张二分图,一个点集代表左边的节点,另一个点集代表右边的节点。每个左边的节点都能与右边的节点进行匹配,但一般只存在部分可匹配的情况,即左边的节点只能与右边的节点配对,右边的节点也只有一次配对的机会。

匈牙利算法的具体实现是在二分图上操作的。可以用一个bool矩阵表示一个加权的二分图,其中true表示左边的节点与右边某个节点可以配对。接着从左边的每个节点开始,如果该节点尚未被匹配,则尝试将它指派给一个右边的未配对节点。如果该节点无法被匹配,则尝试从其他未被匹配的左边节点中寻找一个节点,并递归地执行上述尝试过程。

除了用于最大匹配的问题,匈牙利算法还可以解决其他一些问题。比如,在计算机视觉中,可以使用匈牙利算法进行对象跟踪,将每个对象与前一帧中的特定对象进行匹配。

匈牙利算法(匈牙利算法详解:寻找多项式时间复杂度的完美二分图匹配)

匈牙利算法:一种常用的图论匹配算法

匈牙利算法是一种常用的图论匹配算法,其最早出现是在1955年由匈牙利数学家König和Egerváry发展而来。匈牙利算法通常用于最大匹配问题,该问题可以抽象成二分图中的最大匹配问题。

匈牙利算法(匈牙利算法详解:寻找多项式时间复杂度的完美二分图匹配)

二分图是一种图形结构,图中的节点(node)被分为左、右两侧,每侧的节点只能与对侧节点连通,而不能与同侧的节点连通。最大匹配是指二分图中,所有顶点的一个匹配的大小最大,即选出的所有边数最多。

匈牙利算法的核心是通过增广路来增加匹配数。增广路是一条交替颜色路径,起点和终点都是未匹配点。如果存在增广路,就可以将它上面的点进行匹配,从而得到更多的匹配数。通过不断的查找增广路,可以得到最大匹配。在实际应用中,匈牙利算法被广泛应用于招聘、婚姻介绍等方面。

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