KM算法 O(n^3)最大权完美匹配

https://blog.csdn.net/sixdaycoder/article/details/47720471

https://www.luogu.com.cn/blog/SingerCoder/solution-p6577

这两个都有讲错的地方,但是大概意思还是能弄懂的

 

bfs匈牙利+顶标限制

就是不断利用修改顶标,来扩展相等子图的规模

使得能在相等子图中完成增广。

一旦相等子图是完备子图了,就得到了最终答案。

流程是:

1.初始化建边,邻接矩阵。没有的边设置为-inf(题目为求最大权完美匹配)

2.对于左部点每一个点,依次努力配对

3.如果在子图中配对成功,则完成配对,直接返回2.

4.否则,修改顶标,返回3.

5.输出答案

 

利用bfs匈牙利算法+记忆增广路径可以做到O(n^3)

代码:

Luogu6577

#include<bits/stdc++.h>
#define reg int
#define il inline
#define fi first
#define se second
#define mk(a,b) make_pair(a,b)
#define numb (ch^'0')
#define pb push_back
#define solid const auto &
#define enter cout<<endl
#define pii pair<int,int>
using namespace std;
typedef long long ll;
template<class T>il void rd(T &x){
    char ch;x=0;bool fl=false;while(!isdigit(ch=getchar()))(ch=='-')&&(fl=true);
    for(x=numb;isdigit(ch=getchar());x=x*10+numb);(fl==true)&&(x=-x);}
template<class T>il void output(T x){if(x/10)output(x/10);putchar(x%10+'0');}
template<class T>il void ot(T x){if(x<0) putchar('-'),x=-x;output(x);putchar(' ');}
template<class T>il void prt(T a[],int st,int nd){for(reg i=st;i<=nd;++i) ot(a[i]);putchar('\n');}
namespace Modulo{
const int mod=998244353;
il int ad(int x,int y){return x+y>=mod?x+y-mod:x+y;}
il int sub(int x,int y){return ad(x,mod-y);}
il int mul(int x,int y){return (ll)x*y%mod;}
il void inc(int &x,int y){x=ad(x,y);}
il void inc2(int &x,int y){x=mul(x,y);}
il int qm(int x,int y=mod-2){int ret=1;while(y){if(y&1) ret=mul(x,ret);x=mul(x,x);y>>=1;}return ret;}
template<class ...Args>il int ad(const int a,const int b,const Args &...args) {return ad(ad(a,b),args...);}
template<class ...Args>il int mul(const int a,const int b,const Args &...args) {return mul(mul(a,b),args...);}
}
//using namespace Modulo;
namespace Miracle{
const int MAXN=510;
const ll inf=0x3f3f3f3f3f3f3f3f;
int n,m;
ll e[MAXN][MAXN];

ll lx[MAXN],ly[MAXN],slack[MAXN];
int px[MAXN],py[MAXN],pre[MAXN];
bool vx[MAXN],vy[MAXN];

queue<int> q;
void aug(int v)
{
    int t;
    while(v)
    {
        t=px[pre[v]];
        px[pre[v]]=v;
        py[v]=pre[v];
        v=t;
    }
}
void bfs(int s)
{
    memset(vx,0,sizeof(vx));
    memset(vy,0,sizeof(vy));
    fill(slack+1,slack+n+1,inf);
    
    while(!q.empty())q.pop();
    q.push(s);
    
    while(1)
    {
        while(!q.empty())
        {
            int u=q.front();q.pop();
            vx[u]=1;
            for(int i=1;i<=n;++i)if(!vy[i])
            {
                if(lx[u]+ly[i]-e[u][i]<slack[i])
                {
                    slack[i]=lx[u]+ly[i]-e[u][i];
                    pre[i]=u;
                    if(slack[i]==0)
                    {
                        vy[i]=1;
                        if(!py[i]){aug(i);return;}
                        else q.push(py[i]);
                    }
                }
            }
        }
        ll d=inf;
        for(int i=1;i<=n;++i)if(!vy[i])d=min(d,slack[i]);
        for(int i=1;i<=n;++i)
        {
            if(vx[i])lx[i]-=d;
            if(vy[i])ly[i]+=d;else slack[i]-=d;
        }
        for(int i=1;i<=n;++i)if(!vy[i])
        {
            if(slack[i]==0)
            {
                vy[i]=1;
                if(!py[i]){aug(i);return;}
                else q.push(py[i]);
            }
        }
    }
}

signed main()
{
    cin>>n>>m;
    memset(e,0xcf,sizeof e);
    int x,y,z;
    for(int i=1;i<=m;++i){
        rd(x);rd(y);rd(z);
        e[x][y]=z;
    }
    for(int i=1;i<=n;++i){
        for(int j=1;j<=n;++j){
            lx[i]=max(lx[i],e[i][j]);
        }
    }
    for(int i=1;i<=n;++i)bfs(i);
    ll ans=0;
    for(int i=1;i<=n;++i){
        ans+=e[py[i]][i];
    }
    cout<<ans<<endl;
    for(int i=1;i<=n;++i){
        printf("%d ",py[i]);
    }
    return 0;
}

}
signed main(){
    Miracle::main();
    return 0;
}

/*
   Author: *Miracle*
*/

扩展:

1.判断是否可能没有完美匹配?

  跑KM,如果选了-inf边(不存在的边)就无解(和网络流判无解类似)

2.保证最大权即可,不是最大匹配也行?

  不存在的边设边权为0,跑KM

3.最大权匹配(可能没有完美匹配)

  右部点额外建n个虚点,每个左部点依次对应虚点连-inf边

跑KM,再减去连接的-inf边,得到真正的答案。

4.求最小权

  边权取负即可

posted @ 2021-08-03 22:51  *Miracle*  阅读(61)  评论(0编辑  收藏  举报