【运筹学·转载】指派问题的匈牙利算法

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题目描述
有 n 件工作要分配给 n 个人做。第 i 个人做第 j 件工作产生的效益为 c[i][j]​ 。试设计一个将 n 件工作分配给 n 个人做的分配方案,使产生的总效益最大。
输入格式:
文件的第 1 行有 1 个正整数 n,表示有 n 件工作要分配给 n个人做。
接下来的n 行中,每行有 n 个整数 c[i][j]​​,表示第 i个人做第 j 件工作产生的效益为 c[i][j]​。
输出格式:
两行分别输出最小总效益和最大总效益。

求最小总效益就是经典的指派问题,最大总收益只要把c乘-1再求最小就可以。
这里举个例子
n = 5,c为下表

12 7 9 7 9
8 9 6 6 6
7 17 12 14 9
15 14 6 6 10
4 10 7 10 9

第一步:每行减去该行最小的数,保证每行都有0。

5 0 2 0 2
2 3 0 0 0
0 10 5 7 2
9 8 0 0 4
0 6 3 6 5

第二步:每列减去该列最小的数,保证每行每列都有0。

5 0 2 0 2
2 3 0 0 0
0 10 5 7 2
9 8 0 0 4
0 6 3 6 5

第三步:
从单个0元素的行开始,给0加圈,记作O,然后划去所在行的其它0元素,记为X。
第四步:
从单个0元素的列开始,给0加圈,记作O,然后划去所在列的其它0元素,记为X。
重复三四,直到无法标记;
第五步:
若还存在没有画圈的0元素,则从剩余的0元素最少的行(列)开始,选0元素画圈,然后划掉同行同列的其它0元素,反复进行,直到所有0元素均被圈出或划掉为止;
检验:
若O的数目cnt=n,则该指派问题的最优解已经得到。
否则,进行调整。

5 O 2 X 2
2 3 X X O
O 10 5 7 2
9 8 O X 4
X 6 3 6 5

例子cnt = 4,少一个O
调整:找最少覆盖所有0的直线

  1. 对没有O的行打√
  2. 对已打√行中含X所在列打√
  3. 对已打√列中含O所在行打√
  4. 重复2~3, 直至没有要打√的行和列为止
  5. 对没有打√的行划横线, 对打√的列划竖线,得到最少覆盖所有0的直线。
  6. 取未划线的最小数,未划线的减去这个数,线交点处加上这个数。
    返回第一步。

打√后

5 O 2 X 2
2 3 X X O
O 10 5 7 2 √3
9 8 O X 4
X 6 3 6 5 √1
√2

调整6后

7 0 2 0 2
4 3 0 0 0
0 8 3 5 0
11 8 0 0 4
0 4 1 4 3

正确性初步说明:同一行或同一列减去同一个数不影响最优分配方案

程序的一点说明:实际计算中, 第五步其实不需要dfs所有情况,模拟即可。相应调整5后可以这样: 设直线数为l,若l小于n,则转调整6;若l=n,则转第五步重新试探。程序直接枚举到最好的情况了,所以省了这个判断。

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