设有n件工作分配给n个人。将工作i分配给第j个人所需的费用为cij。试设计一个算法,为每个人都分配1件不同的工作,并使总费用达到最小。
时间: 2023-05-31 14:20:44 浏览: 182
### 回答1:
这是一个经典的任务分配问题,可以使用匈牙利算法来解决。首先,我们将每个人看作一个节点,每个工作看作一个节点,然后建立一个二分图。对于每个工作节点i,与每个人节点j之间连一条边,边权为cij。然后,我们从任意一个未匹配的人节点开始,尝试将其与一个未匹配的工作节点匹配。如果匹配成功,则继续尝试为下一个未匹配的人节点寻找匹配。如果匹配失败,则尝试调整已匹配的人节点的匹配,使其可以匹配到其他工作节点。重复这个过程,直到所有人节点都被匹配。最终,所有人都会被分配到一件不同的工作,并且总费用达到最小。
### 回答2:
这是一个非常典型的任务分配问题,可以用匈牙利算法解决。具体算法流程如下:
1. 定义一个长度为n的数组match,用来记录每个人分配的工作编号,初始值均为-1。
2. 对于每个人i,从未分配工作的工作中,选取一件与其费用最小的工作j,尝试将i与j匹配。具体实现中,可以用一个长度为n的数组used记录哪些工作已被匹配过,初始值均为false。
3. 若工作j未被匹配,则直接匹配;否则,将以前匹配了这个工作的人k暂时从工作中删除,然后尝试将当前人i与工作j匹配,接着再把k与原来的工作匹配。
4. 若i与j匹配成功,则将match[i]赋值为j,并返回true;否则返回false,表示无法分配更小的费用。
5. 重复步骤2-4,直到每个人都分配了一件工作为止。
6. 最终返回所有匹配成功的费用的总和。
算法的时间复杂度为O(n^3),可以通过优化达到O(n^2)。实际应用中,任务分配问题经常涉及到多个限制条件和优化目标,可能需要使用更高级的算法来解决,例如线性规划、整数规划、遗传算法等。
### 回答3:
这个问题可以通过使用匈牙利算法来解决。这是一个经典的图匹配问题,其中每个工作被视为左边的一个节点,每个人被视为右边的一个节点,每个费用被视为一条连接左边和右边节点的边。
匈牙利算法的基本思想是,首先将所有人设为未匹配状态。接下来,对于每个未匹配的人,尝试将其分配到一个工作上。对于每个未分配的工作,找到一个可以与该人匹配的工作,并更新匹配状态以反映该匹配。如果找不到可匹配的工作,则将该人从未匹配状态转移到匹配状态,然后继续处理下一个未匹配的人,直到所有人都被匹配。
为了实现这个算法,我们可以使用一个二维数组来存储费用,一个一维数组来存储每个人的状态,以及一个额外的数组来记录每个工作的匹配状态。
以下是一个示例实现:
```
// n为人数,c为费用数组,match为匹配状态数组
int hungarian(int n, int c[][n], int match[])
{
// 初始化未匹配状态
int lx[n], ly[n], slack[n], prev[n];
memset(ly, 0, sizeof(ly));
for (int i = 0; i < n; i++) {
lx[i] = INT_MIN;
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (c[i][j] > lx[i]) {
lx[i] = c[i][j];
}
}
}
memset(match, -1, sizeof(int) * n);
// 匈牙利算法
for (int i = 0; i < n; i++) {
memset(slack, 0x7f, sizeof(slack));
int u = i, v = -1;
while (v == -1) {
int min_slack = INT_MAX, min_j;
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (match[j] == -1) {
if (lx[u] + ly[j] - c[u][j] < slack[j]) {
slack[j] = lx[u] + ly[j] - c[u][j];
prev[j] = u;
}
if (slack[j] < min_slack) {
min_slack = slack[j];
min_j = j;
}
}
}
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (ly[j] < min_slack) {
min_slack = ly[j];
min_j = -1;
}
}
if (min_j == -1) {
int delta = INT_MAX;
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (match[j] == -1 && slack[j] < delta) {
delta = slack[j];
}
}
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (lx[prev[j]] + ly[j] == c[prev[j]][j] && slack[j] == delta) {
if (match[j] != -1) {
prev[match[j]] = j;
v = match[j];
} else {
v = j;
}
match[j] = prev[j];
break;
}
}
} else {
if (match[min_j] == -1) {
v = min_j;
} else {
prev[match[min_j]] = min_j;
v = match[min_j];
}
match[min_j] = u;
}
}
while (u != -1) {
int nxt = match[u];
ly[u] += lx[u] - c[u][nxt];
lx[nxt] = max(lx[nxt], lx[u] - ly[u] + c[u][nxt]);
u = prev[u];
}
}
// 计算总费用
int cost = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
cost += c[match[i]][i];
}
return cost;
}
```
请注意,该算法的复杂度为O(n^3),因此只适用于较小的问题规模。对于较大的问题,可以使用其他算法,如KM算法。
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