📅  最后修改于: 2023-12-03 15:40:34.764000             🧑  作者: Mango
在矩阵中,每行都有A个1,每列都有B个1是一种很特殊的条件,称为 “(A,B)-可行矩阵”。
在本篇文章中,我们会介绍检查一个矩阵是否为一个 (A,B)-可行矩阵的方法。
考虑这样一个问题:假设有m个人,每个人都喜欢一些不同的书。我们将这些书的集合表示为{1,2,…,n},其中n是所有书的总数。现在,要在这个集合中找到尽可能多的书,并将它们分给这m个人,使得每个人都得到相同数量的书。
这个问题的解决方法就是运用到我们的前置素材“Bipartite Matching算法”,每行表示人,每列表示书,建立一个二分图。然后,从左边(人)开始,不断通过Bipartite Matching算法匹配右边(书)的节点,最终得到一个完美匹配。因为每个人都得到了相同数量的书,所以每行都有相同数量的1。
这里的“每行都有A个1”就是最大匹配的数量。换句话说,我们需要找到一个 A×m 的二进制矩阵,其中每行都有A个1,每列都有B个1。
我们的问题可以转化为如下问题:
假设有一个 A×m 的二进制矩阵。其中每行都有A个1,每列都有B个1。
现在,我们需要检查这个矩阵是否存在。
如何检查它是否存在呢?一般来说我们可以通过构造矩阵来判断它是否存在,但很遗憾的是,这并不总是有效的。因此,我们需要一个更好的方法。
我们可以使用一个名为 “最大流算法” 的技术来解决问题。最大流算法是一种算法,用于计算在一个流网络中,每个流最大的容量。
假设我们有一个图 G = (V, E),其中 V 表示节点,E 表示边。另外,我们还有一个流网络 f,定义它为
$$f:E\rightarrow R$$
其中,R表示实数。流$f$定义了节点之间的流量。流$f$满足如下条件:
最大流算法使用网络流模型,并根据这个模型计算所有流中的最大值。
在我们的问题中,我们可以构建一个 “图”,其中每个行和列都代表一个节点。如果第 $i$ 行中的第 $j$ 列为1,则从第 $i$ 行到第 $j$ 列之间的边的容量界定为1。
显然,如果我们建立的网络具有最大流,那么我们就找到了一个 (A, B) -可行矩阵。
因此,我们的问题可以被视为一个最大流问题,并且可以使用最大流算法进行求解。
在此处,我们展示如何在 python 中实现最大流算法,以解决这个问题。
# TODO
我们的 python 实现会依赖以下数据结构
在这里,我们使用邻接列表来存储图,其中通过索引方式访问节点。
# TODO
使用 BFS 来查找源到汇点的路径。
# TODO
现在,我们可以展示出如何使用 Dinic 算法来计算最大流。
# TODO
在本篇文章中,我们介绍了如何检查一个矩阵是否为一个 (A,B)-可行矩阵。我们学习了使用最大流算法来解决这个问题,以及如何使用 BFS 和 Dinic 算法来实现这个算法的 Python 代码。
希望这篇文章能够帮助你理解这个问题。