编写一般图最大加权匹配算法
时间: 2023-12-01 07:25:32 浏览: 142
一般图的最大匹配算法
一般图最大加权匹配算法可以使用带权二分图匹配算法来实现。具体来说,可以将一般图转化为一个带权二分图,然后将带权二分图匹配的结果转化为一般图的最大加权匹配结果。
将一般图$G=(V,E)$转化为一个带权二分图$G'=(V',E',w)$,其中$V' = V\cup V'$,$V$为原图中的节点集合,$V' = \{v'_1, v'_2, \cdots, v'_n\}$为新的节点集合,$n=|V|$。对于每个节点$v\in V$和$v'\in V'$,如果$(v,v')\in E$,则在$G'$中添加一条从$v$到$v'$的边$e=(v,v')$,边的权重为原图中节点$v$的权重。如果$(v',v)\in E$,则在$G'$中添加一条从$v'$到$v$的边$e'=(v',v)$,边的权重为$-w(v)$。这样构造的带权二分图$G'$是一个完全二分图,可以使用二分图最大权匹配算法求解。
在得到带权二分图$G'$的最大权匹配结果后,可以将匹配结果转化为一般图$G$中的最大加权匹配结果。具体来说,对于二分图$G'$的匹配结果,将每个匹配的节点$v'\in V'$对应的节点$v\in V$加入匹配结果中,匹配的权重为原图中节点$v$的权重。这样得到的匹配结果即为一般图$G$的最大加权匹配结果。
以下是使用networkx库实现一般图最大加权匹配的Python代码示例:
```python
import networkx as nx
def general_max_weight_matching(general_graph):
"""
一般图最大加权匹配
:param general_graph: 一般图,使用networkx库的Graph对象表示,节点带有weight属性表示节点权重
:return: 匹配结果,为一个Python列表,每个元素为形如(v, u, w)的元组,表示匹配的节点对(v, u)和匹配的权重w
"""
# 将一般图转化为带权二分图
bipartite_graph = nx.Graph()
for node in general_graph.nodes:
bipartite_graph.add_node(node)
bipartite_graph.add_node(node + "'")
for u, v in general_graph.edges:
weight = general_graph[u][v]["weight"]
bipartite_graph.add_edge(u, v + "'", weight=weight)
bipartite_graph.add_edge(v, u + "'", weight=-weight)
# 计算带权二分图的最大权匹配
matching = nx.algorithms.bipartite.matching.max_weight_matching(bipartite_graph)
# 将匹配结果转化为一般图的最大加权匹配结果
max_weight_matching = []
for u, v in matching.items():
if u.endswith("'"):
continue
if v.endswith("'"):
v = v[:-1]
else:
continue
if general_graph.has_edge(u, v):
weight = general_graph[u][v]["weight"]
max_weight_matching.append((u, v, weight))
return max_weight_matching
```
需要注意的是,以上代码假设一般图的节点带有`weight`属性表示节点权重。在这个假设下,`general_graph[u][v]["weight"]`可以用来获取节点$u$和节点$v$之间的边的权重。
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