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C++怎么实现匈牙利算法_C++二分图匹配教程【匹配】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-27 14:06:37

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来源于php中文网

原创

匈牙利算法核心是增广路搜索而非暴力枚举,通过dfs/bfs寻找从未匹配左部点出发、交替经过非匹配边与匹配边、终点为未匹配右部点的路径,找到即翻转边状态使匹配数+1。

c++怎么实现匈牙利算法_c++二分图匹配教程【匹配】

匈牙利算法核心是增广路搜索,不是暴力枚举

很多人一上来就想着“怎么把所有匹配试一遍”,结果写成指数级回溯。匈牙利算法本质是不断找一条从**未匹配左部点出发、交替经过非匹配边/匹配边、终点为未匹配右部点**的路径——也就是增广路。找到就翻转边的状态,匹配数+1。

关键判断逻辑在 dfsbfs 里:对当前左部点 u,遍历所有邻接右部点 v;若 v 未被匹配,或 v 当前匹配的左部点能腾出位置(递归检查),则 u 可以连上 v

  • 必须维护 matchR[v](右部点 v 匹配的左部点)和 matchL[u](左部点 u 匹配的右部点),初始全为 -1 或 0
  • 每次尝试新左部点前,要重置 visited 标记数组(或用时间戳优化),否则会漏搜
  • 邻接表建议用 vector<vector>></vector> 存左部点的邻居,别用 map 或 set —— 增广路搜索对遍历顺序不敏感,但常数很重要

DFS 实现比 BFS 更常用,但要注意栈溢出风险

教科书和 OJ 题解大多用 DFS,代码短、逻辑直。但它隐含递归深度 = 左部点数 × 最长增广路长度,在稠密图或点数上千时可能爆栈。

典型错误是没设好递归终止条件,或把 visited 数组放在函数参数里传值复制,导致状态失效。

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  • dfs(u) 返回 bool,表示左部点 u 是否成功找到增广路
  • visited[v] 必须是全局或引用传递的布尔数组,标记本轮 DFS 中右部点 v 是否已访问过(防环)
  • 递归调用前先标 visited[v] = true,失败也不需要“回退”——这不是回溯,是单轮尝试
  • 点数 > 5000 且链式结构明显时,改用 BFS(即 Hopcroft-Karp 的简化版)更稳

建图时别混淆左右部点编号,二分图必须物理分离

常见错误:读入边 (a, b) 后直接存 graph[a].push_back(b),但没确认 a 属于左部、b 属于右部。C++ 不像 Python 有类型提示,编译器不会报错,但匹配结果全乱。

尤其当左右部点编号范围重叠(比如都是 1~n),必须人为隔离:例如左部点用 0~n-1,右部点用 0~m-1,或统一偏移(右部点编号 + n)。

  • 输入阶段就明确划分:读入后立刻检查 a 是否 ∈ [0, n)、b 是否 ∈ [0, m),否则 assert 或跳过
  • 邻接表大小按左部点数 n 开:vector<vector>> graph(n)</vector>,每个 graph[u] 存的是右部点下标
  • 匹配数组 matchR 长度必须是右部点总数 m,越界访问会触发 std::out_of_range 或静默错误

匈牙利算法只保证最大基数匹配,不处理权重

看到“匹配”就默认要 KM 算法?不是。标准匈牙利算法(Kuhn-Munkres 前身)只解决无权二分图的最大匹配。如果边有权重要最大权匹配,必须换 KM,复杂度从 O(V*E) 升到 O(V²*E),代码量翻三倍。

线上调试时发现匹配数正确但总权值偏低,第一反应不该是调匈牙利,而是确认问题本身是否带权。

  • 检查题目描述:出现 “sum of weights”、“maximum total score”、“cost” 等词 → 必须用 KM
  • 匈牙利算法中所有边等价,graph[u][i] 只存右部点索引,不存权值;加权后这个结构就不够了
  • 即使强行把权值当存在性(如权 > 0 才连边),也得不到最大权解,只是某个可行匹配
实际写的时候,最易被忽略的是 visited 数组的生命周期和初始化时机——它必须每轮外层 for 循环都清零,且不能复用上一轮的残留标记。这点在多组数据或多次调用时特别容易出错。

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