二分图

Grace ·
更新时间:2024-11-13
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总结
二分图的最大匹配:匈牙利算法
二分图的最小点覆盖数 = 二分图最大匹配数
二分图最大独立集 = 总点数 - 二分图最大匹配数
(有向无环图)不可重叠最少路径覆盖数=原图点数 - 二分图的最大匹配

前置知识
增广路:由未匹配点开始未匹配点结束,中间交错出现匹配边与未匹配边的一条路径。可以发现当我们把一条增广路的边交换性质之后,二分图的匹配数量就会➕1

二分图最大匹配
1匈牙利算法:枚举每个未匹配点,看是否能找到增广路,如果找到则最大匹配➕1
最坏复杂度:O(n*m)
Question
HDU1281棋盘游戏找到最大匹配后枚举删掉那个点会使最大匹配减小

棋盘覆盖给定一个N行M列的棋盘,已知某些位置禁止放置,求能够放到棋盘上的1*2多米诺骨牌的最大个数?
脑补将棋盘01染色后,相邻两个点就可以看成一个骨牌,那么相邻点连边求最大匹配即可(即把0看成二分图左半边点,去找1)
Place the Robots构造出新行和新列后求最大匹配
导弹防御塔reda Shi 的城堡遭受了M个入侵者的攻击!Freda 控制着N座导弹防御塔,每座塔都有足够数量的导弹,但是每次只能发射一枚。每座塔每次发射前需要预热T1秒,发射后需要冷却T2秒。给定塔和入侵者的坐标。导弹从塔发出直到击中目标所需的飞行时间=塔和入侵者之间的距离。由于小伙伴 Rainbow Li 就要来拜访她的城堡,Freda 想用最少的时间击退所有的入侵者,请你告诉她一种攻击方案。

二分时间T后可以算出每座塔最多能发射几枚炮弹,那么将每个防御塔拆成时间不同的炮弹,然后在对所有符合条件的入侵者连边(导弹发射时间+距离<=T)每次二分求最大匹配 看是否为完备匹配即可
最小点覆盖
二分图最小点覆盖集的大小=二分图最大匹配集的大小

构造方法及证明:
1️⃣ 求出最大匹配
2️⃣ 从右部每个未匹配点出发寻找增广路(一定失败)标记访问过的节点
3️⃣ 取左部标记点,右部未标记点 构成一组最小覆盖

那么
左部未匹配点一定未标记(无增广路),右部未匹配点一定标记(出发点)
并且每对匹配点要么同时标记要么同时未标记
1️⃣这时恰好每对匹配点都指标记了一个,即数值上相等成立
合法性:
分类讨论:
1️⃣匹配点与匹配点之间的边:每对匹配点各取一个
2️⃣未匹配点与未匹配点之间的边:不存在
3️⃣ 匹配点与未匹配点之间的边:此时左部匹配点一定被标记
4️⃣ 未匹配点与匹配点之间的边:此时右部匹配点一定未被标记
Question
Machine Schedule每个模式对应左右两边的点,每个任务对应一条边,将每个任务的a->b连边后 求得其实就是最小覆盖。
Muddy Fields 还是构造新的行和列后根据题意连有向边 求最小覆盖。

最大独立集 :选出图中尽可能多的点使任意两点之间没边
二分图的最大独立集=总点数 - 二分图的最大匹配数
证明:
选出最多的点没有边即
去掉最少的点使剩下的点之间没有边---->最小点覆盖---->最大匹配

骑士放置给定一个N*M的棋盘,有一些格子不能放棋子。问棋盘上最多能放多少个不能互相攻击的骑士(马)
还是01染色后发现一个位置能攻击到的另一个位置的颜色都不相等,所以连边后求最大独立集即可(这里和求最大匹配有点绕 要想清楚

**最小路径覆盖:**用尽量少的不相交的简单路径覆盖有向无环图的所有顶点

不相交的简单路径—>所有点的入度,出度都不大于1。
所以将每个点拆成两个点分部左右(表示入度和出度)那么,对于u–>v的边来说就相当于将左边的u和右边的v连一条边
二分图的每个点只能连一条边就相当于一个匹配
有向图路径上的每条边对应二分图上的一条边
有向图路径上的出点对应二分图的左部点
有向图路径上的终点不对应

最少路径覆盖数 = 最少未匹配的点数 = 原图点数 - 二分图的最大匹配

可重叠的最小路径覆盖:Floyd传递闭包+不可重叠的最小路径覆盖

参考资料:图论_李煜东.pptx


作者:_Jyq



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