用C++编写一个km算法,寻找最优匹配,输入顶点数和边权值,输出匹配结果和最大边权和。限制条件:边权值为零的两顶点不能匹配
时间: 2025-01-04 11:41:18 浏览: 10
好的,我很乐意为您介绍如何使用C++编写一个KM算法来寻找最优匹配。以下是一个实现该功能的C++程序:
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
const int MAXN = 305;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
int n;
int w[MAXN][MAXN];
int lx[MAXN], ly[MAXN];
int match[MAXN];
bool visx[MAXN], visy[MAXN];
int slack[MAXN];
bool dfs(int x) {
visx[x] = true;
for (int y = 1; y <= n; y++) {
if (!visy[y] && lx[x] + ly[y] == w[x][y]) {
visy[y] = true;
if (!match[y] || dfs(match[y])) {
match[y] = x;
return true;
}
}
}
return false;
}
int km() {
memset(lx, 0, sizeof(lx));
memset(ly, 0, sizeof(ly));
memset(match, 0, sizeof(match));
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
lx[i] = max(lx[i], w[i][j]);
}
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {
memset(slack, 0x3f, sizeof(slack));
while (true) {
memset(visx, false, sizeof(visx));
memset(visy, false, sizeof(visy));
if (dfs(i)) break;
int d = INF;
for (int j = 1; j <= n; j++) {
if (!visy[j]) {
d = min(d, slack[j]);
}
}
for (int j = 1; j <= n; j++) {
if (visx[j]) lx[j] -= d;
if (visy[j]) ly[j] += d;
else slack[j] -= d;
}
}
}
int res = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
if (match[i]) {
res += w[match[i]][i];
}
}
return res;
}
int main() {
cin >> n;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
cin >> w[i][j];
if (w[i][j] == 0) w[i][j] = -INF;
}
}
int max_weight = km();
cout << "匹配结果: ";
for (int i = 1; i <= n; i++) {
if (match[i]) {
cout << "(" << match[i] << "," << i << ") ";
}
}
cout << endl;
cout << "最大边权和: " << max_weight << endl;
return 0;
}
```
这个程序实现了KM算法来解决最优匹配问题。主要步骤如下:
1. 初始化顶点的顶标值。
2. 重复进行以下步骤直到找到完备匹配:
- 尝试为当前顶点找到匹配。
- 如果找不到匹配,更新顶标值并调整搜索路径。
3. 计算最大边权和。
在输入处理中,我们将边权值为0的边权值设为-∞,以确保这些边不会被选中。
使用这个程序时,输入格式如下:
n (顶点数)
w[1][1] w[1][2] ... w[1][n]
w[2][1] w[2][2] ... w[2][n]
...
w[n][1] w[n][2] ... w[n][n]
程序将输出匹配结果和最大边权和。
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