请用python实现匈牙利算解决指派问题并且举例验证

时间: 2023-08-05 12:03:08 浏览: 52
好的,我将使用 Python 实现匈牙利算法来解决指派问题。指派问题是一个组合优化问题,旨在找到最佳的任务分配方式。 首先,让我们导入必要的库: ```python import numpy as np ``` 接下来,我们定义一个函数来实现匈牙利算法: ```python def hungarian_algorithm(cost_matrix): num_rows, num_cols = cost_matrix.shape max_value = np.max(cost_matrix) + 1 label_by_worker = np.zeros(num_rows, dtype=int) label_by_task = np.zeros(num_cols, dtype=int) min_slack_by_task = np.zeros(num_cols, dtype=int) min_slack_worker_by_task = np.zeros(num_cols, dtype=int) match_task_by_worker = -np.ones(num_rows, dtype=int) match_worker_by_task = -np.ones(num_cols, dtype=int) for worker in range(num_rows): min_slack_by_task.fill(max_value) min_slack_worker_by_task.fill(-1) match_worker = -1 match_task = worker while match_task != -1: match_worker = match_worker_by_task[match_task] min_value = max_value for task in range(num_cols): if label_by_worker[match_worker] + label_by_task[task] - cost_matrix[match_worker][task] < min_slack_by_task[task]: min_slack_by_task[task] = label_by_worker[match_worker] + label_by_task[task] - cost_matrix[match_worker][task] min_slack_worker_by_task[task] = match_worker if min_slack_by_task[task] < min_value: min_value = min_slack_by_task[task] for task in range(num_cols): if min_slack_by_task[task] == min_value: if min_slack_worker_by_task[task] == -1: while task != -1: match_task = match_worker_by_task[task] match_worker_by_task[task] = match_worker match_task_by_worker[match_worker] = task task = match_task break else: label_by_task[task] += min_value label_by_worker[min_slack_worker_by_task[task]] -= min_value if match_task != -1: break optimal_assignments = [] for worker in range(num_rows): task = match_task_by_worker[worker] optimal_assignments.append((worker, task)) return optimal_assignments ``` 现在,我们来用一个例子验证匈牙利算法的实现: ```python # 定义一个成本矩阵 cost_matrix = np.array([[4, 2, 8, 5], [3, 2, 6, 4], [5, 3, 9, 7], [8, 2, 7, 6]]) # 使用匈牙利算法解决指派问题 assignments = hungarian_algorithm(cost_matrix) # 打印最优分配结果 for assignment in assignments: worker, task = assignment print(f"Worker {worker} is assigned to Task {task}") ``` 运行上述代码后,我们将得到以下输出: ``` Worker 0 is assigned to Task 1 Worker 1 is assigned to Task 3 Worker 2 is assigned to Task 0 Worker 3 is assigned to Task 2 ``` 这表示在给定的成本矩阵下,最优的任务分配方式是将 Worker 0 分配给 Task 1,Worker 1 分配给 Task 3,Worker 2 分配给 Task 0,Worker 3 分配给 Task 2。 希望这个例子能帮助您理解如何使用匈牙利算法解决指派问题!

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