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匹配算法——匈牙利算法
时间:2024-12-23 19:04:35
答案

匈牙利算法,由匈牙利数学家Edmonds于1965年提出,主要应用于二分图匹配问题,旨在寻找图的最大匹配。此算法的核心在于寻找增广路径,通过不断扩展匹配集以实现最大匹配。

匹配是图中一组没有公共端点的边集合。在图中,匹配能够直观地理解为连接不同节点的边组,且任意两条边之间不能共享任何节点。因此,匹配的定义直接决定了图的匹配数量和匹配的最大性。

完美匹配则是指二分图中从一组节点X到另一组节点Y的双射映射,使得每个节点在X和Y中恰好与一个节点匹配。完美匹配最大化匹配数量,但在实际问题中,完美匹配不总是可实现的,此时最大匹配成为追求的目标。

交错路径与增广路径是匈牙利算法中的关键概念。交错路径描述了在匹配M中,路径上的边交替出现在M中和不在M中。而增广路径则进一步要求路径的两端点不与M中的边关联,意味着该路径可以进一步扩展匹配。通过寻找增广路径,算法不断优化匹配,直至无法再找到增广路径,此时匹配达到最大。

考虑一个二部图,使用匈牙利算法寻找最大匹配的过程如下:从任意节点开始,选择一个匹配边,构建当前匹配,然后逐步扩展匹配集。当发现无法形成增广路径时,即已达到最大匹配状态。

算法的执行步骤包括:初始化匹配,寻找增广路径,通过路径扩展匹配,直至无法找到增广路径为止。在这个过程中,算法确保了匹配集的不断优化,直至达到最大匹配。

总结而言,匈牙利算法通过高效地寻找增广路径,实现二分图的最大匹配,为解决任务分配、资源优化等实际问题提供了有力工具。

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