二分图匹配初步

什么是二分图

若图G的结点集V(G)可以分成两个非空子集 V1和V2,并且图G的任意边xy关联的两个结点 x、y分别属于这两个子集,则图G是二分图。
所有的树都是二分图。从树中任取一个结点为树根,着上白色,然后将根的所有孩子着上黑色,将下一层再着白色,继续此过程直到所有结点都着色。
用着色法或标记法可以检测一个给定的图是不是十分图。
偶数个结点的圈是二分图,而奇数个结点的圈不是二分图。所以如果图中含有奇圈,就不是二分图。其实这是一个定理: 图G是二分图当且仅当图G不含奇圈。

二分图的阶数指什么?

图中结点的总数。

说二分图是平衡的或偏斜的,是什么含义?

设二分图G两个子集合为V1和V2,若两个集合的基数(元素的个数)不等,设V1的基数较大。则若|V1| = |V2|,则称G是平衡的。若|V1| - |V2| = 1,则称G是准平衡的。则若|V1| - |V2| ≥2,则称G是偏斜的

什么是图的匹配?

图的匹配M是由一些边组成的集合,其中任何两条边都不关联(没有公共端点)。

什么是完全匹配和完美匹配?

设X、Y是二分图G的两个部分。若X中每个结点都关联于匹配M中的一条边,那我们称M是从X到Y的一个完全匹配。此时,M未必是从Y到X的一个完全匹配。若M同时是从X到Y和从Y到X的完全匹配,则M称为一个完美匹配,这意味着|X|=|y|。从X到Y的完全匹配仅要求|X|≤|Y|。

思考:不是二分图的话是否存在匹配问题?

不是二分图就不能分为两个集合,一般都在二分图上研究匹配问题。

什么是最大匹配与极大匹配?

若匹配M在图G的所有匹配中基数最大,M就是最大匹配。若不存在更大的匹配M'包含M,我们就称M是一个极大匹配。注意,极大匹配不一定是最大匹配,而最大匹配一定是极大匹配。

什么是交错路和增广路?

设M是图G的一个匹配,图G的M-交错路是由在M中的边和不在M中的边交替出现构成的。若结点v与M中的某条边相关联,就称v为M-匹配的。否则,称v为M-不匹配的。M-增广路是指连接两个M-不匹配结点的交错路。 M-增广路开始并终止于不在M中的边。

Berge匹配定理的内容是什么?

图G的匹配M是最大匹配当且仅当G中没有M-增广路。

Hall匹配定理的内容是什么?

对于结点v,我们用n(v)表示所有与v邻接的结点集。对于图G结点集的任意子集S,N(S)表示所有与S中的结点相邻接的结点集的并集,即N(S)=∪n(v)。
Hall匹配定理的内容是:二分图G的两个部分为X、Y,若存在从X到Y的完全匹配当且仅当对任意S∈X,都有|N(S)|≥|S|。
由Hall匹配定理,可以推出Hall婚配定理:二分图G的两个部分X、Y 满足|X|=|Y|时,图G存在完美匹配当且仅当对任意的子集S∈X,都有 |N(S)|≥|S|。

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