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C++如何求解二分图的最大匹配(匈牙利算法)

冬浩小哥_7388

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发布时间:2026-10-20 12:31:22

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来源于php中文网

原创

匈牙利算法的核心逻辑是不断寻找并翻转增广路:从左部未匹配点出发,沿非匹配边/匹配边交替路径到达右部未匹配点,路径长度为奇数,翻转后匹配数+1;DFS实现中需为每次dfs(u)单独维护vis数组,避免重复访问且保证复杂度为O(nm)。

c++如何求解二分图的最大匹配(匈牙利算法)

匈牙利算法的核心逻辑是什么

它不是暴力枚举所有匹配,而是通过不断「找增广路」来扩大当前匹配。每次找到一条从左部未匹配点出发、交替经过非匹配边/匹配边、终点是右部未匹配点的路径,就把这条路径上所有边的状态翻转(匹配变非匹配,非匹配变匹配),匹配数就+1。

关键在于:增广路一定以未匹配点开始和结束,且长度为奇数;翻转后,匹配数严格增加1,且仍保持匹配合法性。

DFS实现匈牙利算法时怎么写递归函数

典型函数签名是 bool dfs(int u),其中 u 是左部点编号(比如 0~n-1)。函数返回是否能为 u 找到匹配点。

常见错误是忘记在进入递归前标记访问状态,导致死循环或重复尝试同一右部点:

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bool dfs(int u) {
    for (int v : graph[u]) {
        if (vis[v]) continue;
        vis[v] = true;  // 必须在这!不是在for外统一memset
        if (matchR[v] == -1 || dfs(matchR[v])) {
            matchR[v] = u;
            matchL[u] = v;
            return true;
        }
    }
    return false;
}
  • matchL[u] 表示左部点 u 匹配的右部点,初始全为 -1
  • matchR[v] 表示右部点 v 匹配的左部点,初始全为 -1
  • vis[] 数组每次调用 dfs(u) 前要重置为 false(不能全局 memset,否则 O(n²))
  • 图用邻接表 vector<vector<int>> graph 存,graph[u] 存所有与 u 相邻的右部点索引

为什么每次调用 dfs 都要重置 vis 数组

因为一次 dfs(u) 尝试为 u 找增广路,过程中访问过的右部点 v 如果失败,说明在当前匹配状态下,这些 v 已无法帮 u 构成增广路——再试没意义。但下一轮 dfs(u') 是独立问题,需要重新探索所有 v。

如果复用 vis 或全局清零,会漏掉本可成功的路径;如果每次 memset(vis, 0, sizeof vis),复杂度退化为 O(nm),而正确做法是只对本次 DFS 涉及的右部点做局部标记(用 vector vis(m, false) 在函数内定义,或用时间戳优化)。

实际跑匈牙利要注意哪些边界和性能坑

左部点数 n、右部点数 m 不一定相等,建图时右部点索引必须从 0 开始连续编号(否则 matchR[v] 数组越界)。

  • 图稀疏时(边数
  • 如果输入给的是 1-indexed 的点编号,务必先减 1 再存入 graph[u]
  • 最大匹配数就是最终 matchL 中非 -1 的个数,也可用计数器在每次 dfs(u) 返回 true 时累加
  • 最坏时间复杂度 O(nm),但实际远快于理论值;若超时,优先检查是否误写了 while (dfs(u)) 这类死循环,或 vis 未及时重置

增广路本质是“借位调整”,真正难的不是代码,而是理解为什么每次翻转都能净增一个匹配——这点一旦卡住,DFS 的 return 逻辑就容易写反。

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