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C++匈牙利算法怎么求解二分图最大匹配

梦涛小哥_7656

梦涛小哥_7656

发布时间:2026-10-04 15:18:10

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来源于php中文网

原创

匈牙利算法的核心是不断寻找增广路径,每找到一条即可使匹配数加1;其本质是从未匹配左部点出发的交替路径,通过翻转路径上边的匹配状态来扩展匹配。

c++匈牙利算法怎么求解二分图最大匹配

匈牙利算法的核心是不断找增广路

它不直接“算匹配数”,而是通过反复尝试给未匹配左部点找一条能翻转边状态的路径(增广路),每找到一条,匹配数就+1。关键在于:每次 DFS 或 BFS 从一个未匹配的左部节点出发,只走“未匹配→已匹配→未匹配…”交替的边,且右部节点不能重复访问。

常见错误是没重置 visited 数组——每次从新左部点开始找增广路时,必须清空右部节点的访问标记;否则会漏掉本可扩展的路径。

  • 左部点集合记为 U,右部点集合记为 V,邻接关系用 graph[u] 存储 u 能连到的 v 的列表
  • 用 matchV[v] 记录右部点 v 当前匹配的左部点(-1 表示未匹配)
  • 用 matchU[u] 记录左部点 u 当前匹配的右部点(-1 表示未匹配),可选,但查起来快
  • DFS 函数返回 bool:是否成功为当前 u 找到增广路

DFS 实现里怎么写递归逻辑

对当前左部点 u,遍历所有邻接右部点 v,若 v 未被本轮访问过,就标记并尝试:如果 v 没匹配,或 v 已匹配但其原配 matchV[v] 能腾出位置(即递归调用成功),就把 u 和 v 配上。

bool dfs(int u, const vector<vector<int>>& graph, vector<int>& matchV, vector<bool>& visited) {
    for (int v : graph[u]) {
        if (visited[v]) continue;
        visited[v] = true;
        if (matchV[v] == -1 || dfs(matchV[v], graph, matchV, visited)) {
            matchV[v] = u;
            return true;
        }
    }
    return false;
}

注意:递归调用传的是 matchV[v](即 v 原来的左部搭档),不是 u;这是让原配去另找对象,把位置“让”出来。

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性能上,最坏时间复杂度是 O(V * E),其中 V 是左部点数,E 是边数;实际中远快于理论值,尤其图稀疏时。

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主循环为什么必须对每个左部点单独跑 DFS

因为增广路起点只能是未匹配左部点;已匹配的点不能作为起点(否则路径不合法)。所以主逻辑是:

  • 初始化 matchV 全为 -1
  • 对每个 u in [0, |U|),新建 visited(大小等于 |V|,全 false)
  • 调用 dfs(u, ...),若返回 true,匹配数加 1

容易忽略的坑:visited 必须在每次 dfs() 调用前重置,不能在整个算法外只建一次——不同 u 的搜索空间独立,混用会导致误判“某 v 已访问过”而跳过可行分支。

建图和边界处理要注意什么

输入如果是 1-indexed 的点编号,务必减 1 再存入 graph;右部点索引也必须从 0 开始,否则 matchV[v] 会越界。若右部点总数未知,可在读边时记录最大 v 值,或直接用 vector<int>(maxV + 1, -1) 初始化。

没有自环、无向边要双向存吗?不用——二分图匹配只存左→右的有向边即可,graph[u] 只需包含 u 能连的 v;反向边由 matchV 隐式提供。

如果运行结果比预期小,先检查:图是否真为二分图(可用染色法验证)、matchV 大小是否够、DFS 中 visited 是否真的每次重置、以及递归出口条件是否写反(比如写成 != -1 而非 == -1)。

真正卡住的地方往往不在算法主干,而在建图索引错位或访问数组复用——多打两行 cout << u << " tries " << v << endl; 就能快速定位哪条边根本没走到。

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