二分图中对最小顶点覆盖、最小边覆盖、最大独立集的理解



仅仅用于自己理解,若有共鸣,别太吐槽就行哈~


首先是匈牙利算法的本质:(图参考了zxy的)



这个图要详细看完,那么刚开始我想的“找小三”实际上就是递归找增广路的过程,如果找到增广路,匹配数就一定可以加一。(代码就不上了,都是一个模板)


理解到这里其实才只是个开始,我想解决的是最大匹配与最小顶点覆盖数、最小边覆盖数、最大点独立集之间的关系是怎么得来的。首先是结论:

在任意图中:(《挑战》里的结论)
(a)、对于不存在孤立点的图,最大匹配+最小边覆盖=顶点数;
(b)、最大独立集+最小顶点覆盖=顶点数;
二分图中:
(c)、最大匹配=最小顶点覆盖。


然后是概念:(参考ACdreamer)

最大匹配:二分图中边集的数目最大的那个匹配;

最小顶点覆盖:用最少的点,让每条边都至少和其中一个点关联;

最小边覆盖:用尽量少的不相交简单路径覆盖有向无环图(DAG)G的所有顶点;

最大独立集:在N个点的图G中选出m个点,使这m个点两两之间没有边的点中,m的最大值。


任意图中的np难题这里不考虑,所以所有模型我们只考虑二分图。这里参考了这篇文章


1、二分图中最小顶点覆盖等于最大匹配数
最小顶点覆盖:实质是个点集,点集里面的点能覆盖所有的边,最小顶点覆盖就是满足这个要求的点集中点数最小的那个。


证明(是我的个人理解,其实是我没看懂别人的= =):首先,最小顶点覆盖一定>=最大匹配,因为假设最大匹配为n,那么我们就得到了n条互不相邻的边,光覆盖这些边就要用到n个点。(参考金海峰,按照人家的思路来,省的别人说我这是瞎蒙的)这里事实上就可以看出最小顶点覆盖和最大匹配的不同了,最大匹配的点一定是两两成对的,而最小顶点覆盖还有相对孤立的点。注意是相对孤立,并不是他们之间肯定没有边,而是不属于匹配范围内的。那么匹配范围外的节点,一种就是有边和匹配范围内元素相连但是没有匹配到,一种就是没边。

有边的话这个边就连在了匹配范围内,那这个顶点覆盖代表元素就是既可以连接上匹配元素,又可以连接到非匹配元素,相当于这个非匹配范围内的元素被这个“特殊顶点”覆盖,最小顶点覆盖数并没有增加;

那么完全没边的孤立节点呢?好嘞,最小点集覆盖目的就是要覆盖所有的边,既然这个节点没有边相连,那还要你干毛?滚吧。这样依然没有影响最小顶点覆盖数。

至此,匹配范围外的所有节点都不可能影响到最小顶点覆盖数,所以两者完全相等。


2、二分图中最小边覆盖=顶点数-最小顶点覆盖(最大匹配)
最小边覆盖:实质是个边集,这个集合里的边能覆盖所有的点,最小边覆盖是满足这个要求的所有边集中边数最少的一个。


这里顶点数等于总的顶点数,是二分图两边的顶点数,不是一边。

证明:(这里我看懂了该博客,所以直接贴上他的思路)设最大匹配数为m,总顶点数为n。为了使边数最少,又因为一条边最多能干掉两个点,所以尽量用边干掉两个点。也就是取有匹配的那些边,当然这些边是越多越好,那就是最大匹配了,所以先用最大匹配数目的边干掉大多数点。剩下的解决没有被匹配的点,就只能一条边干掉一个点了,设这些数目为a,显然,2m+a=n,而最小边覆盖=m+a,所以最小边覆盖=(2m+a)-m=n-m。


3、二分图中最大独立集+最小顶点覆盖(最大匹配)=顶点数

最大独立集:实质是个点集,这个集合里的点无论怎样都两两相连不到一起,满足这个要求的点数最少的一个。


证明:这个最好理解了,既然最小顶点覆盖就是最大匹配的那些顶点,那么剩下的节点就是相对孤立的点。而这些相对孤立的点两两肯定没有边(若有边,匹配数就该加一了,也就是这两点是匹配点),不就是最大独立集吗?那这样所有的点就都考虑到了,两者一加就变成了所有顶点数。



ps:

其实本来我是不想写的,大家也看到这里面好多别人的见解。但是只是想让自己理清一下思路,至少写了这篇不会再对那些结论一脸懵逼地用了。第一次自己这样整理文章,如有不足请提出,我会尽量改正。


这些概念都清楚就可以去切水题了,那些题基本就改个输入输出= =,不过好歹水几道高潮一下还是可以的ahhh~


  • 31
    点赞
  • 45
    收藏
    觉得还不错? 一键收藏
  • 4
    评论

“相关推荐”对你有帮助么?

  • 非常没帮助
  • 没帮助
  • 一般
  • 有帮助
  • 非常有帮助
提交
评论 4
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值