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ACM/ICPC暑期集训讲座 二分图匹配 cnhawk 2007.7.25.

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1 ACM/ICPC暑期集训讲座 二分图匹配 cnhawk

2 经典问题——工作分配 一个公司有n个工作岗位空缺,每个岗位空缺需要有一定资格的人来填补。现在有m个人申请这n个工作。由于每个人工作能力不同,所以不同的人能胜任不同的工作。 现在已知每个人所能胜任的若干工作,求这m个人最多可以填补几个工作岗位。 每个人只能做一份工作,每个工作岗位也只需要一个人

3 二分图的一般表述 一个图的点,可以分割成两个集合X和Y 在集合内部没有边 任何一条边的两个端点都分属不同的集合

4 匹配 在工作分配的问题中,我们给出一个可行的分配方案,就是一个匹配。如果这个匹配是最优的(可以填补的工作岗位最多),就是最大匹配。

5 匹配 匹配的一般定义:匹配是二分图所有边的一个子集,在这个子集中任意两条边都没有公共点。 最大匹配:边数最多的一个匹配
*覆盖的概念:与匹配相关的顶点集

6 二分图最大匹配问题 现在,工作分配问题变成了求一个二分图中最大匹配的问题。 二分匹配的经典算法:
匈牙利算法(Ford-Fulkerson算法的变形)

7 基本概念 左边/右边 交错链(增广路) 对于一个已有的匹配而言 从未被覆盖的点出发,寻找一个交错链。
交错链长度为奇数,它上面的边依次为:未选,已选,未选,已选…未选

8 交错链

9 交错链 几个重要的性质: 1.对于一个已有的匹配(可以为空匹配)可以通过更改交错链上的边来获取更大的匹配
2.如果我们找到了一个匹配,并且再也找不到交错链了,那么这个匹配是最大匹配

10 匈牙利算法 匈牙利算法的思路就是:不停地在一个二分图中寻找交错链,直到找不到为止。
寻找交错链可以用BFS或DFS,其中BFS效率很高,但实现较复杂。

11 寻找交错链的算法 1,从左某一个未被匹配的点开始寻找,把所有与它相连的点加进队列 2,如果在右边找到一个未被匹配的点,则算法结束
3,如果在右边找到一个已经被匹配了的点,则看看它是与左边的那个点相匹配的,从相匹配的那个点出发在右边找其它的点,把它们加入队列

12 寻找交错链 对每一个左边的没有被匹配的点进行BFS,如果在右边直接找到一个点没有被匹配,那么我们就可以增加一条匹配的边 1 1 2 2 3

13 寻找交错链 对每一个左边的没有被匹配的点进行BFS,如果在右边直接找到一个点没有被匹配,那么我们就可以增加一条匹配的边 1 1 2 2 3

14 寻找交错链 对每一个左边的没有被匹配的点进行BFS,如果在右边直接找到一个点没有被匹配,那么我们就可以增加一条匹配的边 1 1 2 2 3
2 4

15 寻找交错链 寻找交错链:如果在右边找到一个已经被匹配了的点,则看看它是与左边的哪个点相匹配的,从相匹配的那个点出发在右边找其它的点,把它们加入队列

16 寻找交错链

17 寻找交错链的算法 1,从左某一个未被匹配的点开始寻找,把所有与它相连的点加进队列 2,如果在右边找到一个未被匹配的点,则算法结束
3,如果在右边找到一个已经被匹配了的点,则看看它是与左边的哪个点相匹配的,从相匹配的那个点出发在右边找点,把它们加入队列

18 代码(模板) Bipartite.cpp 二分图匹配(邻接矩阵表示) 邻接表的图需要修改一下

19 复杂度分析 对于一个有V个点,E条边的二分图 每一次BFS的复杂度为O(E)
所以总的复杂度是O(VE)

20 经典问题——棋盘覆盖 在一个m行n列的棋盘上,有些点被禁止,问能否用1x2的多米诺骨牌覆盖其他位置?
如果不能全部覆盖,则最多可以覆盖多少个小格?

21 经典问题——棋盘覆盖 FZU-1467 与这个问题几乎一样 解决思路: 先给棋盘染色!

22 经典问题——棋盘覆盖 将棋盘染成黑白二色,则:任意一个多米诺骨牌必定会覆盖一个白色的格子和一个黑色的格子!
问题变成了黑点与白点之间的二分匹配,相邻的点之间有一条边。

23 作业 TOJ-1050 FZU-1467(数据范围较大,必须用邻接表实现)
二分图匹配是一个比较难的内容,如果不能深入了解算法,可以先搞清楚它可以解决哪些问题,遇到此类问题只要套上模板就可以AC


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