请用Kernighan-Lin算法编写MaxCut问题的求解(C++语言)
时间: 2024-01-23 19:01:37 浏览: 24
以下是用 C++ 实现的 Kernighan-Lin 算法求解 MaxCut 问题的代码:
```C++
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
#define MAXN 1005
int n, m; // 顶点数和边数
int w[MAXN][MAXN]; // 图的邻接矩阵
int v[MAXN]; // 顶点所属的集合,1 表示在 S1 中,-1 表示在 S2 中
int d[MAXN]; // 顶点的度数
int s1[MAXN], s2[MAXN]; // S1 和 S2 集合
int bestcut; // 最优解
int bests1[MAXN], bests2[MAXN]; // 最优解对应的 S1 和 S2 集合
void init() {
// 初始化
bestcut = 0;
for(int i = 1; i <= n; i++) {
d[i] = 0;
v[i] = 1;
for(int j = 1; j <= n; j++) {
w[i][j] = 0;
}
}
}
void input() {
// 输入图的信息
cin >> n >> m;
for(int i = 1; i <= m; i++) {
int u, v, c;
cin >> u >> v >> c;
w[u][v] = c;
w[v][u] = c;
d[u] += c;
d[v] += c;
}
}
void update(int cut) {
// 更新最优解
if(cut > bestcut) {
bestcut = cut;
for(int i = 1; i <= n; i++) {
bests1[i] = s1[i];
bests2[i] = s2[i];
}
}
}
void kernal() {
// Kernighan-Lin 算法
for(int i = 1; i <= n; i++) {
s1[i] = 0;
s2[i] = 0;
}
int cut = 0;
for(int i = 1; i <= n; i++) {
if(d[i] >= 0) {
s1[i] = 1;
cut += d[i];
} else {
s2[i] = 1;
}
}
update(cut);
for(int step = 1; step <= n / 2; step++) {
int maxgain = -1;
int u = 0, v = 0;
for(int i = 1; i <= n; i++) {
if(s1[i] == 1) {
for(int j = 1; j <= n; j++) {
if(s2[j] == 1) {
int gain = d[i] - 2 * w[i][j] + d[j];
if(gain > maxgain) {
maxgain = gain;
u = i;
v = j;
}
}
}
}
}
s1[u] = 0;
s2[u] = 1;
s2[v] = 0;
s1[v] = 1;
cut -= maxgain;
update(cut);
}
}
void output() {
// 输出最优解
cout << "MaxCut = " << bestcut << endl;
cout << "S1: ";
for(int i = 1; i <= n; i++) {
if(bests1[i] == 1) {
cout << i << " ";
}
}
cout << endl;
cout << "S2: ";
for(int i = 1; i <= n; i++) {
if(bests2[i] == 1) {
cout << i << " ";
}
}
cout << endl;
}
int main() {
init();
input();
kernal();
output();
return 0;
}
```
该代码实现了 Kernighan-Lin 算法求解 MaxCut 问题,通过邻接矩阵存储图的信息,采用贪心思想和迭代优化逼近最优解。算法的时间复杂度为 $O(n^3)$,可以处理较小规模的图。