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开发解决方案 ● 如何寻找男女之间最大的匹配数(匈牙利算法)?

开发解决方案 ● 如何寻找男女之间最大的匹配数(匈牙利算法)?

作者: SamTribiani | 来源:发表于2018-11-24 12:58 被阅读0次

    问题来源:

    我司对外推出的是一个社交产品,其中有一个模块,是男女之间进行匹配的。假设一群男和一群女中,N对N产生好感,但是最终只能是1男配1女,如何寻找最大结果集?

    问题描述:

    该问题可以采用匈牙利算法, 该算法是由匈牙利数学家Edmonds于1965年提出,因而得名。匈牙利算法是基于Hall定理中充分性证明的思想,它是部图匹配最常见的算法,该算法的核心就是寻找增广路径,它是一种用增广路径求二分图最大匹配的算法。

    解决方案:

    关于匈牙利算法,网上有很多,但是都是C++的,少量用JAVA,但是经过作者核实,网上的匈牙利JAVA算法都有误。

    下图的匈牙利卡通解释图来自网络,JAVA算法来自本文作者改造

    算法流程 (该流程来自网络)

    通过数代人的努力,你终于赶上了剩男剩女的大潮,假设你是一位光荣的新世纪媒人,在你的手上有N个剩男,M个剩女,每个人都可能对多名异性有好感(惊讶-_-||暂时不考虑特殊的性取向),如果一对男女互有好感,那么你就可以把这一对撮合在一起,现在让我们无视掉所有的单相思(好忧伤的感觉快哭了),你拥有的大概就是下面这样一张关系图,每一条连线都表示互有好感。


    image.png

    本着救人一命,胜造七级浮屠的原则,你想要尽可能地撮合更多的情侣,匈牙利算法的工作模式会教你这样做:
    一: 先试着给1号男生找妹子,发现第一个和他相连的1号女生还名花无主,got it,连上一条蓝线


    image.png

    二:接着给2号男生找妹子,发现第一个和他相连的2号女生名花无主,got it


    image.png

    三:接下来是3号男生,很遗憾1号女生已经有主了,怎么办呢?
    我们试着给之前1号女生匹配的男生(也就是1号男生)另外分配一个妹子。
    (黄色表示这条边被临时拆掉)


    image.png

    与1号男生相连的第二个女生是2号女生,但是2号女生也有主了,怎么办呢?我们再试着给2号女生的原配(发火发火)重新找个妹子(注意这个步骤和上面是一样的,这是一个递归的过程)

    image.png

    此时发现2号男生还能找到3号女生,那么之前的问题迎刃而解了,回溯回去
    2号男生可以找3号妹子~~~ 1号男生可以找2号妹子了~~~ 3号男生可以找1号妹子


    image.png

    所以第三步最后的结果就是:


    image.png

    四: 接下来是4号男生,很遗憾,按照第三步的节奏我们没法给4号男生腾出来一个妹子,我们实在是无能为力了……香吉士同学走好。

    算法

    public class HungaryAlgorithm {
    
    
        public static void main(String[] args) {
            
            // boyNumber为男生数量 
            int boyNumber = 4;
            
            //girlNumber为女生数量
            int girlNumber = 4;
            
            //男生和女生互相匹配的线路图,true为互相匹配
            boolean[][] boyMatchGirlLine = new boolean[boyNumber][girlNumber];
            boyMatchGirlLine[0][0] = true;
            boyMatchGirlLine[0][1] = true;
            boyMatchGirlLine[1][1] = true;
            boyMatchGirlLine[1][2] = true;
            boyMatchGirlLine[2][0] = true;
            boyMatchGirlLine[2][1] = true;
            boyMatchGirlLine[3][2] = true;
            
            
            
            int[] girlMatchBoy = new HungaryAlgorithm().begin(boyMatchGirlLine);
            for (int m = 0;m < girlNumber; m++) {
                System.out.println(m+"女生配对男生: "+girlMatchBoy[m] );
            }
            
        }
        
        
        public int[] begin(boolean[][] boyMatchGirlLine) {
            
            // 最大适配数
            int sum = 0;
            
            // boyNumber为男生数量 
            int boyNumber = boyMatchGirlLine.length;
            //girlNumber为女生数量
            int girlNumber = boyMatchGirlLine[0].length;
            
            //最终女生匹配男生的结果,girl[boyNumber]中的值为女生当前的对象索引 -1为无对象
            int[] girlMatchBoy=new int[boyNumber];
            Arrays.fill(girlMatchBoy, -1);
            
            //代表临时性的女生是否暂时有匹配男生
            boolean[] used=new boolean[boyNumber];
            
            //开始匹配
            for (int boyIndex = 0; boyIndex < boyNumber; boyIndex++) {
                Arrays.fill(used, false);
                if(match(boyIndex,girlNumber,boyMatchGirlLine,used,girlMatchBoy)) {
                    sum += 1;
                }
            }
            System.out.println("最大匹配数"+sum);
            return girlMatchBoy;
        }
        
        
        //匹配
        public  boolean match(int boyIndex,int girlNumber,boolean[][] boyMatchGirlLine,boolean[] used,int[]girlMatchBoy) {
            for(int girlIndex=0;girlIndex<girlNumber;girlIndex++)
            {
                if(boyMatchGirlLine[boyIndex][girlIndex]&&used[girlIndex]==false)
                {
                    used[girlIndex]=true;
                    if(girlMatchBoy[girlIndex]==-1||match(girlMatchBoy[girlIndex],girlNumber,boyMatchGirlLine,used,girlMatchBoy))
                    {
                        girlMatchBoy[girlIndex]=boyIndex;
                        return true;
                    }
                }
            }
            return false;
        }
        
    }
    

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