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发表于 2005-7-17 22:33:32
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<>刚用C写了一个匈牙利算法,请各位高手指点!</P>
<>///////////////////////////////////匈牙利算法///////////////////////////////<BR>//2005.written by shenhui<BR>///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////<BR>// <BR>// 理论依据是D.Konig的“矩阵中独立零元素的定理”,以及一个性质:若从指派问题的系数矩阵的 <BR>// 某行或某列分别减去一个常数k,得到一个新的矩阵与原矩阵具有相同的最优解。 <BR>// 算法描述:<BR>// 一,变换系数矩阵:各行减去各行的最小元素,各列也一样。对应程序中的ChangeMatrix <BR>// ()函数,Minimum()子函数。<BR>// 二,对一中得到的新矩阵确定独立零元素个数,若为矩阵阶数则以得到结果,退出;否则 <BR>// 作能覆盖所有零元素的最少直线数目的直线集合,并转第三步。对应程序中的<BR>// Drawcircle()函数,subroute()子函数,Modify()函数。 <BR>// 三,继续变换系数矩阵,在未被直线覆盖的元素中找到一个最小元素,对未被直线覆盖的<BR>// 元素所在行中各元素都减去这一最小元素,为消除负元素,只要对他们所在列中各元<BR>// 素都加上这一最小元素即可,转第二步。对应程序中的ChangeMatrix1()函数。<BR>//<BR>////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// <BR>#include "iostream.h"<BR>#define n 8<BR>typedef struct node {<BR> int matrix[n+1][n+1]; //系数矩阵<BR> int tz[n+1][n+1]; //标记系数阵中0元素的位置<BR> int ti[n+1][n+1]; //标记独立0元素的位置<BR> int znr[n+1]; //记录每行0元素的个数,这些0没有被画圈和划去<BR> int znc[n+1]; //记录每列0元素个数<BR> int row[n+1]; //标记某行是否划‘对钩’。row=1<BR> int ri[n+1]; //标记某行是否有独立0元素。ri=1<BR> int col[n+1]; //标记某列是否划‘对勾’。col=1<BR> <BR>}hungry;</P>
<><BR>hungry s; //定义一个全局变量<BR>int m=0; //定义一个全局变量,记录当前系数阵中的0元素个数。</P>
<P>//-----------------------------求每行每列的最小元素------------------------------------//<BR>int Minimum(int i,int flag) <BR>{<BR> int min,j;<BR> if(flag==1) //求行的最小元素时,将i行第一元素赋予min<BR> min=s.matrix[1];<BR> if(flag==0) //求列的最小元素时,将i列第一元素赋予min<BR> min=s.matrix[1];<BR> if(flag==1)<BR> {<BR> for(j=1;j<=n-1;j++) //选择法求最小元素 <BR> {<BR> if(min>=s.matrix[j+1])<BR> min=s.matrix[j+1];<BR> }<BR> for(int a=1;a<=n;a++)<BR> if(s.matrix[a]==min)<BR> {<BR> s.tz[a]=1;<BR> s.znr++;<BR> m++;<BR> }<BR> <BR> }<BR> else if(flag==0)<BR> {<BR> for(j=1;j<=n-1;j++ )<BR> {<BR> if(min>=s.matrix[j+1])<BR> min=s.matrix[j+1];<BR> }<BR> for(int a=1;a<=n;a++)<BR> if(s.matrix[a]==min)<BR> {<BR> if(s.tz[a]!=1) //避免重复计算0的个数<BR> {<BR> m++;<BR> s.znr[a]++;<BR> }<BR> s.tz[a]=1;<BR> s.znc++;<BR> }<BR> } <BR> <BR> return min; //返回一行或一列的最小值到ChangeMatrix()<BR>} <BR>//----------------------------------------END------------------------------------------//</P>
<P><BR>//----------------------------------变换系数矩阵---------------------------------//<BR>void ChangeMatrix() <BR>{<BR> int i,j,min;<BR> for(i=1;i<=n;i++)<BR> {<BR> min=Minimum(i,1); //求第i行的最小元素<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> s.matrix[j]-=min; //该行所有元素都减去这个最小元素<BR> }<BR> for(i=1;i<=n;i++)<BR> {<BR> min=Minimum(i,0); //求第i列的最小元素<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> s.matrix[j]=s.matrix[j]-min; //该列所有元素都减去这个最小元素<BR> } <BR>} <BR>//---------------------------------------END--------------------------------------//</P>
<P>int subroute(int i,int indepz,int flag);<BR>//--------------------------------------画圈----------------------------------//<BR>int DrawCircle()<BR>{<BR> int indepz=0; //标志独立0元素的个数<BR> int a=1; //表示第a行以前的行已经画过圈了<BR> int flag;<BR> while(m!=0) //当系数阵中还有0元素没有被画圈或划去,循环继续<BR> {<BR> flag=0;<BR> for(int i=1;i<=n;i++)<BR> {<BR> if(s.znr==1&&s.ri!=1 ) //判断第i行是否仅有一个0且不是独立零元素<BR> {<BR> indepz=subroute(i,indepz,1); //是,画圈,画零 <BR> flag=1;<BR> }<BR> }<BR> if(flag==0) //如果在一次循环中所有行0元素数都大于1<BR> {<BR> int d,min;<BR> for(int i=1;i<=n;i++)<BR> if(s.znr!=0)<BR> {<BR> min=s.znr;<BR> d=i;<BR> break;<BR> }<BR> for(int c=a;c<=n;c++)<BR> if(min>s.znr[c]&&s.znr[c]!=0) {min=s.znr[c]; d=c;}<BR> indepz=subroute(d,indepz,0);<BR> <BR> }<BR> }<BR> return indepz;<BR>}</P>
<P><BR>int subroute(int i,int indepz,int flag)<BR>{<BR> for(int j=1;j<=n;j++)<BR> {<BR> if(s.tz[j]==1) //找到第i行的第一个0元素。<BR> {<BR> s.tz[j]=2; //2表示此0元素已被画圈,成为独立0<BR> s.ti[j]=1; //标记独立0元素的位置 在i行j列<BR> s.ri=1; //表示第i行有独立0 <BR> s.znr--;<BR> indepz++; //标记独立0的个数 <BR> m--;<BR> int a;<BR> if(i==1) a=2; //划0<BR> else a=1;<BR> for(;a<=n;a++)<BR> if(s.tz[a][j]==1)<BR> {<BR> s.tz[a][j]=-1;<BR> m--;<BR> s.znr[a]--;<BR> }<BR> if(flag==0) //当一行有两个0没被画圈和划去时,这一步也要执行<BR> {<BR> for(int b=j+1;b<=n;b++)<BR> if(s.tz==1)<BR> {<BR> s.tz=-1;<BR> m--;<BR> s.znr--;<BR> }<BR> }<BR> break;<BR> }<BR> }</P>
<P> return indepz;<BR>}<BR>//--------------------------------------END----------------------------------//</P>
<P><BR>//----------------------------------画勾----------------------------------//<BR>void Modify()<BR>{<BR> int flag=0;<BR> int i,j;<BR> for(i=1;i<=n;i++)<BR> { <BR> if(s.ri==1) //如果第i行有独立0元素<BR> continue;<BR> else if(s.ri==0&&s.row!=1) //如果第i行没有独立0元素,且该行没有被画对勾<BR> s.row=1; //第i行画勾<BR> }<BR> while(1)<BR> {<BR> for(i=1;i<=n;i++)<BR> {<BR> flag=0;<BR> if(s.row==1)<BR> {<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> if(s.tz[j]==-1&&s.col[j]!=1) //如果i行j列的元素是被划去的0元素,且第j列没有被画对勾<BR> { <BR> s.col[j]=1;<BR> flag=1;<BR> }<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> if(s.col[j]==1)<BR> {<BR> for(int a=1;a<=n;a++) <BR> if(s.tz[a][j]==2&&s.row[a]!=1) //如果第j列有独立0且其所在行没有被画对勾<BR> {<BR> s.row[a]=1;<BR> flag=1;<BR> }<BR> }<BR> <BR> if(flag==0) return;<BR> }<BR> <BR> <BR> <BR> }<BR> }<BR>}<BR>//----------------------------------------END----------------------------------// </P>
<P><BR>//------------------------------------画线-------------------------------//<BR>void ChangeMatrix1()<BR>{<BR> int min=10000; //此处填一个比系数矩阵所有元素都大的数即可<BR> int c[n+1][n+1]; //记录没有被覆盖的元素中的最小元素的位置<BR> int i,j,a,b,x,y; <BR> for(x=1;x<=n;x++)<BR> for(y=1;y<=n;y++)<BR> c[x][y]=0;<BR> for(i=1;i<=n;i++) <BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> {<BR> if(s.row!=1) //如果此行已画过横线,跳至下一行<BR> break;<BR> else if(s.col[j]==1) <BR> continue;<BR> else if(min>=s.matrix[j])<BR> {<BR> min=s.matrix[j];<BR> c[j]=min;<BR> a=i;b=j; //最后一次赋予a,b的值一定是最小元素<BR> }<BR> }<BR> </P>
<P> for(x=1;x<=n;x++) //有多个最小元素时<BR> for(y=1;y<=n;y++)<BR> { <BR> if(c[x][y]==c[a])<BR> c[x][y]=min;<BR> }</P>
<P> for(i=1;i<=n;i++)<BR> {<BR> if(s.row==1) //如果第i行划对勾<BR> {<BR> for(j=1;j<=n;j++) //则该行每个元素减去min<BR> s.matrix[j]=s.matrix[j]-min;<BR> }<BR> }</P>
<P> for(i=1;i<=n;i++) //调整标记0数组s.tz[][],znr[]数组<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> if(c[j]==min)<BR> {<BR> s.tz[j]=1;<BR> s.znr++;<BR> s.znc[j]++;<BR> }</P>
<P> for(i=1;i<=n;i++) <BR> {<BR> if(s.row==1)<BR> break;<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> if(s.col[j]==1)<BR> for(a=1;a<=n;a++)<BR> {<BR> s.matrix[a][j]=s.matrix[a][j]+min;<BR> if(s.row[a]!=1&&s.tz[a][j]!=0)<BR> {<BR> s.znr[a]--;<BR> s.tz[a][j]=0;<BR> }<BR> }<BR> }<BR> for(i=1;i<=n;i++)<BR> {<BR> s.znr=0;<BR> s.znc=0;<BR> s.ri=0;<BR> s.col=0;<BR> s.row=0;<BR> <BR> }<BR> for(i=1;i<=n;i++)<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> {<BR> s.ti[j]=0;<BR> if(s.tz[j]!=0) <BR> {<BR> s.tz[j]=1;<BR> s.znr++;<BR> s.znc[j]++;<BR> m++;<BR> }<BR> }<BR>}<BR>//-----------------------------------END------------------------------//</P>
<P><BR>//-------------------------------主函数--------------------------------//<BR>void main()</P>
<P>{<BR> int indepz; <BR> int i,j;<BR> cout<<"现在请输入指派问题的系数矩阵:\n"; //初始化系数矩阵,以及其他数组置0<BR> for( i=1;i<=n;i++)<BR> for( j=1;j<=n;j++)<BR> {<BR> cin>>s.matrix[j];<BR> s.col=0;<BR> s.ri=0;<BR> s.row=0;<BR> s.ti[j]=0;<BR> s.tz[j]=0;<BR> s.znr=0;<BR> }<BR> <BR> ChangeMatrix();<BR> </P>
<P> while(indepz!=n) //独立零元素不为n则继续<BR> {<BR> indepz=DrawCircle();<BR> if(indepz!=n)<BR> {<BR> Modify();<BR> ChangeMatrix1();<BR> }<BR> }<BR> <BR> cout<<"输出结果:\n";<BR> for(i=1;i<=n;i++) //输出原系数矩阵<BR> {<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> cout<<s.matrix[j]<<" ";<BR> cout<<"\n";<BR> }<BR> for(i=1;i<=n;i++) //输出独立零元素在系数矩阵中的位置<BR> {<BR> for(j=1;j<=n;j++)<BR> cout<<s.ti[j]<<" ";<BR> cout<<"\n";<BR> }<BR>}<BR>//-----------------------------------实现匈牙利算法----------------------------------// </P> |
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