二分图km算法流程图

时间: 2023-09-03 18:02:26 浏览: 38
KM算法是一种用于求解二分图最大权匹配的算法。下面是KM算法的流程图: 1. 初始化:将二分图的左侧顶点集合记为U,右侧顶点集合记为V。对于每个顶点u∈U,初始化该顶点的标号match[u]=0;对于每个顶点v∈V,初始化该顶点的标号slack[v]=∞。 2. 对于每个顶点u∈U,进行以下步骤: - 将顶点u标记为已访问过。 - 对于每个顶点v∈V,进行以下步骤: - 如果顶点v已经被标记为已访问过,则跳过该顶点。 - 计算顶点u和顶点v之间的标号差值delta=match[u]+slack[v]-权值(u,v)。如果delta<0,更新slack[v]为delta;否则,更新顶点u的match值为v。 3. 检查是否存在未匹配顶点:如果存在未匹配顶点u,则进行以下步骤: - 从未匹配顶点u开始,进行增广路径搜索。 - 如果找到增广路径,则更新匹配边的状态。 - 否则,对于每个已访问过的顶点u∈U,更新对应的标号值match[u]。 4. 重复步骤2和步骤3,直到不存在未匹配顶点为止。 5. 返回最大权匹配的结果。
相关问题

二分图的最佳匹配算法-KM算法

KM算法,全称Kuhn-Munkres算法,是一种用于求解二分图的最佳匹配的算法。它可以找到一个匹配,使得两个集合内的所有顶点能够一一匹配,并且获得的权值最大或最小。KM算法在求解带权二分图匹配时,融合了匈牙利算法的思想。算法的步骤如下: 1. 初始化:将两个集合内的顶点分别标记为未被匹配状态。 2. 根据特定的规则,遍历第一个集合内的顶点。 3. 对于每个选中的顶点,遍历第二个集合内的顶点,找到与其相连的较优边。较优边的选择可以根据具体情况而定,可以是较大的权值或者较小的权值。 4. 如果找到了满足条件的边,判断该边对应的第二个顶点是否已经被匹配。如果该顶点还未被匹配,则直接将其与第一个顶点进行匹配。 5. 如果该顶点已经被匹配,但是与其匹配的顶点还可以找到其他的可匹配顶点,则将该顶点重新匹配给第一个顶点。 6. 循环执行步骤2-5,直到无法找到满足条件的边。 通过这样的循环匹配,KM算法能够找到二分图的最佳匹配。<span class="em">1</span><span class="em">2</span><span class="em">3</span> #### 引用[.reference_title] - *1* *2* *3* [二分图的完全匹配---KM算法](https://blog.csdn.net/li13168690086/article/details/81557890)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 100%"] [ .reference_list ]

详细解释二分图最大权匹配

二分图最大权匹配是指在一个二分图中,找到一种匹配方式,使得匹配的边的权重之和最大。 首先,二分图是指一个图中的所有节点可以被分为两个不相交的集合,并且图中的每条边都连接着一个集合中的节点和另一个集合中的节点。 二分图最大权匹配可以用多种算法来求解,包括匈牙利算法、KM算法等等。其中,匈牙利算法是一种经典的求解二分图最大匹配问题的算法。 以下是匈牙利算法的基本思想和步骤: 1. 初始化:将每个节点都标记为未匹配状态。 2. 对于二分图中的每个节点,依次进行匹配。 3. 对于每个未匹配的节点,尝试找到它可以匹配的节点。具体地,对于一个未匹配的节点,从它所在的集合中选择一个节点,然后尝试将它们匹配起来。如果匹配成功,则将两个节点标记为已匹配状态。 4. 如果一个节点无法匹配,则尝试将它和其他未匹配的节点匹配。如果仍然无法匹配,则返回失败。 5. 当所有节点都被匹配完毕时,算法结束。 在匈牙利算法的实现中,可以使用增广路径来优化匹配过程。增广路径是指一条从未匹配的节点出发,经过一系列已匹配的节点,最终到达另一个未匹配的节点的路径。 具体地,增广路径的求解步骤如下: 1. 从一个未匹配的节点开始,沿着未匹配的节点尝试匹配。 2. 如果找到了一个匹配节点,则从该匹配节点开始,继续沿着未匹配的节点尝试匹配。 3. 如果最终找到了一个未匹配的节点,则说明找到了一条增广路径。 在匈牙利算法中,每次找到一条增广路径时,可以将该路径上的匹配状态进行调整,使得当前的匹配数量增加一。由于增广路径的搜索过程可以通过 DFS 或 BFS 进行,因此匈牙利算法的时间复杂度为 $O(NM)$,其中 $N$ 和 $M$ 分别表示二分图的两个集合中的节点数。 需要注意的是,虽然匈牙利算法的实现比较简单,但是对于大规模的图来说,它的时间复杂度可能较高,而且可能会存在一些性能问题。因此,在实际应用中,可能需要使用一些更加高效的算法来求解二分图最大权匹配问题。

相关推荐

### 回答1: 在KM算法中,用户数量需要相等的原因主要是为了建立一一对应的匹配关系。KM算法主要用于解决二分图最佳匹配的问题,其中一个图中的顶点表示用户,另一个图中的顶点代表资源或任务。为了使匹配结果最优,需要找到一个最佳的匹配方案,使得任意一名用户与一个资源或任务进行匹配,并且所有的用户都能得到匹配。 如果两个图中用户数量不相等,那么必然会有一部分用户无法找到匹配项,或者有些资源或任务无法被分配。这样就无法达到最佳匹配的目标了。而且,KM算法中的优化策略是通过不断调整匹配关系来寻找最佳匹配,如果两个图中用户数量不相等,就无法建立起一一对应的匹配关系,无法进行优化操作。 另外,KM算法是基于网络流量的一种算法,用户数量的不等会导致网络流量不平衡。在KM算法中,每位用户都需要向自己匹配的资源或任务发送请求,而资源或任务也会根据用户的请求进行相应的响应。如果用户数量不相等,一部分用户可能无法得到及时响应,而另一部分用户可能得到过多的响应,导致网络流量的不平衡,进而影响算法的运行效率和结果的准确性。 因此,为了保证KM算法的最佳匹配效果和整体运行效率,用户数量需要相等,这样才能建立稳定的一一对应匹配关系,使得所有用户都能得到匹配,并且能够达到最佳匹配的目标。 ### 回答2: KM算法是一种求解二分图最大权匹配的算法,其中用户数量要相等是算法的前提条件。这是因为在二分图中,左边的顶点集表示一组“求婚者”,右边的顶点集表示一组“被求婚者”,而边表示“求婚者”与“被求婚者”之间的联系。 如果左边的顶点集合中的求婚者数量不等于右边的顶点集合中的被求婚者数量,那么在求解最大权匹配时,必然会存在一些无法匹配的顶点。这样就无法找到完美匹配,也就无法得到最优解。 举个例子来说,假设左边的顶点集合中有3个求婚者,右边的顶点集合中有4个被求婚者。如果要找到一个最优解,就必须丢弃其中的一个被求婚者,否则就会存在一个“求婚者”无法匹配的情况。这样就无法满足完美匹配的条件。 因此,为了保证KM算法能够得到正确的最优解,求婚者数量必须与被求婚者数量相等。只有在这种情况下才能进行完美匹配,使得匹配的权值和达到最大。 ### 回答3: KM算法是一种解决二分图最大权匹配问题的经典算法,其中有一个重要的前提就是两个顶点集中的顶点数量要相等。 KM算法中将二分图分为左右两个顶点集,左侧集合中的每个顶点都可以与右侧集合中的顶点进行匹配。为了求解最大权匹配,KM算法将问题转化为找到使总权重最大的顶点匹配的问题。 如果左侧集合中的顶点数量与右侧集合中的顶点数量不相等,就无法建立一个简洁明了的匹配模型。由于KM算法中使用的是二分图模型,其中的边是连接左右顶点的,如果两个顶点集合数量不相等,就无法建立起完整的二分图模型。 另外,在KM算法中,要求从左侧集合中的每个顶点都选择一个匹配的右侧顶点,如果两个集合数量不相等,就会导致某些顶点没有匹配项,或者有多个顶点被匹配到同一个顶点,这将使问题变得复杂且难以求解。 因此,为了能够简洁地建立二分图模型并保证算法的正确性,KM算法中要求左右顶点集合的顶点数量相等。这样才能够找到最大权匹配并得到正确的结果。
以下是 MATLAB 中的 KM(Kuhn-Munkres)算法代码: matlab function [assignment,cost] = KM(costMat) % KM Solve the linear assignment problem with the Kuhn-Munkres algorithm % [ASSIGN,COST] = KM(COSTMAT) returns the optimal column indices, ASSIGN % assigned to each row and the minimum COST based on the assignment % problem represented by the COSTMAT, where the (i,j)th element represents % the cost to assign the jth job to the ith worker. % % This is vectorized implementation of the algorithm. It is the fastest % implementation of the KM algorithm in MATLAB. % % If an m x n matrix is not square, it pads the matrix with extra % zeros so that it becomes a square matrix and solves the assignment % problem. % % Example: %{ % Problem data costMat = [20 10 30; 40 60 90; 70 80 100]; % Solve the assignment problem [assignment,cost] = KM(costMat); % Pretty-print the results fprintf('\n\nCost matrix:\n'); disp(costMat); fprintf('Optimal assignment:\n'); disp(assignment); fprintf('Total cost: %d\n',cost); %} % % References: % 1. http://csclab.murraystate.edu/~bob.pilgrim/445/munkres.html % 2. http://en.wikipedia.org/wiki/Hungarian_algorithm % Assign jobs to workers to minimize cost costMat = double(costMat); [nRows,nCols] = size(costMat); bigM = 10^6*max(costMat(:)); costMat(costMat==Inf) = bigM; % If the matrix isn't square, pad it with zeros if nRows ~= nCols if nRows > nCols costMat(:,nRows) = 0; nCols = nRows; else costMat(nCols,nCols) = 0; nRows = nCols; end end % Subtract off row minima and check whether input is feasible minR = min(costMat,[],2); costMat = bsxfun(@minus,costMat,minR); minC = min(costMat,[],1); costMat = bsxfun(@minus,costMat,minC); % Allocate storage for the starred zeros and their covers rowCover = false(nRows,1); colCover = false(1,nCols); starMat = false(nRows,nCols); % Main loop: Augment the matrix until it is feasible while any(~rowCover) % Find an uncovered zero [r,c] = find(~costMat & ~rowCover' & ~colCover); if isempty(r) % If there are no uncovered zeros, do some covers and try again [minVal,c] = min(costMat(~rowCover,colCover)); costMat = costMat - minVal; rowCover = bsxfun(@or,rowCover,costMat==0); colCover(c) = false; continue end % Select the uncovered zero that is in the first row or column zInd = sub2ind([nRows,nCols],r(1),c(1)); % Star the selected zero starMat(zInd) = true; % Cover the row and column of the zero rowCover(r(1)) = true; colCover(c(1)) = true; % Find starred zeros in the column starCol = starMat(:,c(1)); while any(starCol) % Find the first starred zero in the column rInd = find(starCol); zInd = sub2ind([nRows,nCols],rInd(1),c(1)); % Unstar the zero starMat(zInd) = false; % Find the corresponding primed zero cInd = find(starMat(rInd(1),:)); % Star the primed zero zInd = sub2ind([nRows,nCols],rInd(1),cInd(1)); starMat(zInd) = true; % Cover the row and column of the primed zero rowCover(rInd(1)) = true; colCover(cInd(1)) = true; % Find starred zeros in the column starCol = starMat(:,c(1)); end end % Construct the assignment and calculate its cost assignment = zeros(nRows,1); starMat = costMat == 0 & starMat; while any(starMat(:)) [r,c] = find(starMat,1); assignment(r) = c; starMat(r,:) = false; starMat(:,c) = false; end [r,c] = find(costMat == 0 & ~starMat); for i = 1:numel(r) assignment(r(i)) = c(i); end cost = sum(double(sub2ind([nRows,nCols],(1:nRows)',assignment)))... + sum(minR) + sum(minC); end 你可以将上述代码保存为一个名为 "KM.m" 的文件,并在 MATLAB 中调用它。

最新推荐

二分图最大匹配及最大权匹配(km算法)

看过很多二分图匹配的ppt,感觉就这个说的最清楚了,是一个叫刘汝佳的人写的,百度搜了一下貌似挺牛逼的,不管那么多,对km算法还抓耳挠腮的同志可以看看这个。

二分图匹配 KM算法 匈牙利算法

二分图匹配,匈牙利算法和KM算法简介 二分图匹配,匈牙利算法和KM算法简介 二分图匹配,匈牙利算法和KM算法简介 二分图匹配,匈牙利算法和KM算法简介 二分图匹配,匈牙利算法和KM算法简介 用增广路求最大匹配(称作...

二分图匹配算法(C++实现)

基于二分图的常用算法 最大匹配——匈牙利算法 最佳匹配——KM算法 感谢原作者

星三角降压启动plc梯形图电路图

图1中,电路主接触器KM和三角形全压运行接触器的动合辅助触点作为输入信号接于PLC的输入端,便于程序中对这两个接触器的实际动作进行,监视,通过程序以保证电机实际运行的安全。PLC输出端保留星形和三角形接触器...

机械手系统的PLC梯形图程序

应用1机械结构和控制要求如图1所示是一个将工件由A处传送到B处的机械手示意图,机械手的上升,下降和左移,右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。其中上升与下降对应电磁阀的线圈分别为YVl与w2,左行、右行...

plc控制交通灯毕业设计论文.doc

plc控制交通灯毕业设计论文.doc

"阵列发表文章竞争利益声明要求未包含在先前发布版本中"

阵列13(2022)100125关于先前发表的文章竞争利益声明声明未包含在先前出现的以下文章的发布版本问题 的“数组”。 的 适当的声明/竞争利益由作者提供的陈述如下。1. https://doi.org/10.1016/j.array.2020.100021“Deeplearninginstatic,metric-basedbugprediction”,Array,Vol-ume6,2020,100021,竞争利益声明:发表后联系作者,要求发表利益声明。2. 自 适 应 恢 复 数 据 压 缩 。 [ 《 阵 列 》 第 12 卷 , 2021 , 100076 ,https://doi.org/10.1016/j.array.2021.100076.竞争利益声明:发表后联系作者,要求发表利益声明。3. “使用深度学习技术和基于遗传的特征提取来缓解演示攻击”。[《阵列》第7卷,2020年,100029]https://doi.org/10.1016/j.array.2020.100029。竞争利益声明:发表后联系作者,要求发表利益声明。4. “基于混合优化算法的协作认知无线电网络资源优化分配”. [Array,Volume12,2021,100093https://doi

动态规划与最大子数组和问题:如何高效解决序列中的最大子数组和

## 1. 引言 ### 1.1 背景介绍 动态规划是一种解决复杂问题的算法设计方法,它通过将问题分解成子问题,并解决每个子问题,从而逐步构建最优解。在计算机科学和算法领域,动态规划被广泛应用于优化问题的求解。 ### 1.2 动态规划在算法中的重要性 动态规划不仅仅是一种算法,更是一种解决问题的思维方式。它通过保存子问题的解,避免了重复计算,从而在时间和空间上实现了效率的提升。这种思想在很多经典算法问题中都发挥着关键作用,其中之一便是最大子数组和问题。 ### 1.3 最大子数组和问题的实际应用场景 最大子数组和问题是在一个数组中找到一个具有最大和的连续子数组的问题。这个问题在实际中有

def charlist(): li=[] for i in range('A','Z'+1): li.append(i) return li

这段代码有误,因为 `range()` 函数的第一个参数应该是整数类型而不是字符串类型,应该改为 `range(ord('A'), ord('Z')+1)`。同时,还需要将 `ord()` 函数得到的整数转化为字符类型,可以使用 `chr()` 函数来完成。修改后的代码如下: ``` def charlist(): li = [] for i in range(ord('A'), ord('Z')+1): li.append(chr(i)) return li ``` 这个函数的作用是返回一个包含大写字母 A 到 Z 的列表。

本科毕设论文-—基于单片机控制“航标灯”的控制系统设计与调试.doc

本科毕设论文-—基于单片机控制“航标灯”的控制系统设计与调试.doc