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hdoj 2255 奔小康賺大錢 (KM算法 詳解+模板)

2019-11-08 02:42:41
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來源:轉載
供稿:網友

沒怎么理解。。。過段時間再看看

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【KM算法及其具體過程】

(1)可行點標:每個點有一個標號,記lx[i]為X方點i的標號,ly[j]為Y方點j的標號。如果對于圖中的任意邊(i, j, W)都有lx[i]+ly[j]>=W,則這一組點標是可行的。特別地,對于lx[i]+ly[j]=W的邊(i, j, W),稱為可行邊;

(2)KM 算法的核心思想就是通過修改某些點的標號(但要滿足點標始終是可行的),不斷增加圖中的可行邊總數,直到圖中存在僅由可行邊組成的完全匹配為止,此時這個 匹配一定是最佳的(因為由可行點標的的定義,圖中的任意一個完全匹配,其邊權總和均不大于所有點的標號之和,而僅由可行邊組成的完全匹配的邊權總和等于所 有點的標號之和,故這個匹配是最佳的)。一開始,求出每個點的初始標號:lx[i]=max{e.W|e.x=i}(即每個X方點的初始標號為與這個X方 點相關聯的權值最大的邊的權值),ly[j]=0(即每個Y方點的初始標號為0)。這個初始點標顯然是可行的,并且,與任意一個X方點關聯的邊中至少有一條可行邊;

(3)然后,從每個X方點開始DFS增廣。DFS增廣的過程與最大匹配的Hungary算法基本相同,只是要注意兩點:一是只找可行邊,二是要把搜索過程中遍歷到的X方點全部記下來(可以用vst搞一下),以進行后面的修改;(4) 增廣的結果有兩種:若成功(找到了增廣軌),則該點增廣完成,進入下一個點的增廣。若失敗(沒有找到增廣軌),則需要改變一些點的標號,使得圖中可行邊的 數量增加。方法為:將所有在增廣軌中(就是在增廣過程中遍歷到)的X方點的標號全部減去一個常數d,所有在增廣軌中的Y方點的標號全部加上一個常數d,則 對于圖中的任意一條邊(i, j, W)(i為X方點,j為Y方點):<1>i和j都在增廣軌中:此時邊(i, j)的(lx[i]+ly[j])值不變,也就是這條邊的可行性不變(原來是可行邊則現在仍是,原來不是則現在仍不是);<2>i在增廣軌中而j不在:此時邊(i, j)的(lx[i]+ly[j])的值減少了d,也就是原來這條邊不是可行邊(否則j就會被遍歷到了),而現在可能是;<3>j在增廣軌中而i不在:此時邊(i, j)的(lx[i]+ly[j])的值增加了d,也就是原來這條邊不是可行邊(若這條邊是可行邊,則在遍歷到j時會緊接著執行DFS(i),此時i就會被遍歷到),現在仍不是;<4>i和j都不在增廣軌中:此時邊(i, j)的(lx[i]+ly[j])值不變,也就是這條邊的可行性不變。這 樣,在進行了這一步修改操作后,圖中原來的可行邊仍可行,而原來不可行的邊現在則可能變為可行邊。那么d的值應取多少?顯然,整個點標不能失去可行性,也 就是對于上述的第<2>類邊,其lx[i]+ly[j]>=W這一性質不能被改變,故取所有第<2>類邊的 (lx[i]+ly[j]-W)的最小值作為d值即可。這樣一方面可以保證點標的可行性,另一方面,經過這一步后,圖中至少會增加一條可行邊。(5)修改后,繼續對這個X方點DFS增廣,若還失敗則繼續修改,直到成功為止;

(6)以上就是KM算法的基本思路。但是樸素的實現方法,時間復雜度為O(n4)——需要找O(n)次增廣路,每次增廣最多需要修改O(n)次頂標,每次修改頂 標時由于要枚舉邊來求d值,復雜度為O(n2)。實際上KM算法的復雜度是可以做到O(n3)的。我們給每個Y頂點一個“松弛量”函數slack,每次開 始找增廣路時初始化為無窮大。在尋找增廣路的過程中,檢查邊(i,j)時,如果它不在相等子圖中,則讓slack[j]變成原值與 A[i]+B[j]-w[i,j]的較小值。這樣,在修改頂標時,取所有不在交錯樹中的Y頂點的slack值中的最小值作為d值即可。但還要注意一點:修 改頂標后,要把所有不在交錯樹中的Y頂點的slack值都減去d

代碼:

#include<bits/stdc++.h>using namespace std;const int maxn = 305;const int INF = 0x3f3f3f3f;int n, nx, ny;int match[maxn], lx[maxn], ly[maxn], slack[maxn];   ////lx,ly為頂標,nx,ny分別為x點集y點集的個數int visx[maxn], visy[maxn], w[maxn][maxn];int Hungary(int x){    visx[x] = 1;    for(int y = 1; y <= ny; y++)    {        if(visy[y]) continue;        int temp = lx[x]+ly[y]-w[x][y];        if(temp == 0)        {            visy[y] = 1;            if(match[y] == -1 || Hungary(match[y]))            {                match[y] = x;                return 1;            }        }        else if(slack[y] > temp)    ////不在相等子圖中slack 取最小的            slack[y] = temp;    }    return 0;}int KM(){    memset(match, -1, sizeof(match));    memset(ly, 0, sizeof(ly));    for(int i = 1; i <= nx; i++)        lx[i] = -INF;    for(int i = 1; i <= nx; i++)    // //lx初始化為與它關聯邊中最大的        for(int j = 1; j <= ny; j++)            if(w[i][j] > lx[i])                lx[i] = w[i][j];    for(int x = 1; x <= nx; x++)    {        for(int i = 1; i <= ny; i++)            slack[i] = INF;        while(1)        {            memset(visx, 0, sizeof(visx));            memset(visy, 0, sizeof(visy));            if(Hungary(x)) break;   ////若成功(找到了增廣軌),則該點增廣完成,進入下一個點的增廣                         //若失敗(沒有找到增廣軌),則需要改變一些點的標號,使得圖中可行邊的數量增加。                        //方法為:將所有在增廣軌中(就是在增廣過程中遍歷到)的X方點的標號全部減去一個常數d,                        //所有在增廣軌中的Y方點的標號全部加上一個常數d            int d = INF;            for(int i = 1; i <= ny; i++)                if(!visy[i] && d > slack[i])                    d = slack[i];            for(int i = 1; i <= nx; i++)                if(visx[i])                    lx[i] -= d;            for(int i = 1; i <= ny; i++)                if(visy[i])                    ly[i] += d;                else                    slack[i] -= d;        }    }    int res = 0;    for(int i = 1; i <= ny; i++)        if(match[i] != -1)            res += w[match[i]][i];    return res;}int main(void){    while(cin >> n)    {        nx = ny = n;        for(int i = 1; i <= n; i++)            for(int j = 1; j <= n; j++)                scanf("%d", &w[i][j]);        int ans = KM();        PRintf("%d/n", ans);    }    return 0;}

傳說在遙遠的地方有一個非常富裕的村落,有一天,村長決定進行制度改革:重新分配房子。 這可是一件大事,關系到人民的住房問題啊。村里共有n間房間,剛好有n家老百姓,考慮到每家都要有房住(如果有老百姓沒房子住的話,容易引起不安定因素),每家必須分配到一間房子且只能得到一間房子。 另一方面,村長和另外的村領導希望得到最大的效益,這樣村里的機構才會有錢.由于老百姓都比較富裕,他們都能對每一間房子在他們的經濟范圍內出一定的價格,比如有3間房子,一家老百姓可以對第一間出10萬,對第2間出2萬,對第3間出20萬.(當然是在他們的經濟范圍內).現在這個問題就是村領導怎樣分配房子才能使收入最大.(村民即使有錢購買一間房子但不一定能買到,要看村領導分配的). Input輸入數據包含多組測試用例,每組數據的第一行輸入n,表示房子的數量(也是老百姓家的數量),接下來有n行,每行n個數表示第i個村名對第j間房出的價格(n<=300)。 Output請對每組數據輸出最大的收入值,每組的輸出占一行。 Sample Input
2100 1015 23Sample Output
123


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