📜  Born-kerbosh 算法迭代 (1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 14:59:33.952000             🧑  作者: Mango

Born-Kerbosch 算法迭代

Born-Kerbosch 算法是一种递归算法,用于查找无向图中所有最大团的集合。它具有很高的效率和可扩展性,可用于解决各种实际问题。

算法基本原理

Born-Kerbosch 算法通过一种递归的方式来查找无向图中的所有最大团。基本思想是从可能的点集 R 开始,找到与 R 中所有点都相邻的点集 P 和 X,然后对 P 进行扩展和递归。同时,将 X 集合中的点从 R 中删除,以避免出现重复的团。

算法实现步骤

Born-Kerbosch 算法通常通过以下步骤实现:

  1. 初始化 R、P、X 三个集合,其中 R 为最终结果集合,初始为空集合;P 和 X 集合分别为无向图中所有节点的集合。
  2. 对于 P 中的每个节点 v,找到与其共享边的节点子集 N,接着对于 X 中每个点 u,如果 u 不与集合 N 中任何节点相邻,则将 v 添加到 R 中,并以 N 和 X 作为新的 P 和 X 集合进行递归调用。
  3. 当 P 和 X 集合为空时,递归终止,将 R 添加到最终结果集合中。
Python 代码示例

下面是一个简单的 Python 代码实现 Born-Kerbosch 算法:

def bron_kerbosch(R, P, X, graph, results):
    if not P and not X:
        results.append(R)
        return

    for v in P.copy():
        neighbors = graph[v]
        bron_kerbosch(R | {v}, P & neighbors, X & neighbors, graph, results)
        P -= {v}
        X |= {v}

graph = {0: {1, 2}, 1: {0, 2, 3}, 2: {0, 1, 3}, 3: {1, 2, 4}, 4: {3}}
results = []
bron_kerbosch(set(), set(graph.keys()), set(), graph, results)
print(results)

代码中,我们定义了一个 bron_kerbosch 函数,接收参数 R、P、X、graph 和 results。其中,R 为已经找到的团,初始为空集合;P 和 X 分别为可用和已用的点集合,初始值为无向图中所有节点的集合;graph 为无向图的邻接字典;results 为最终结果集合,初始为空列表。

在函数中,我们首先判断 P 和 X 是否为空,如果是,则将结果 R 添加到结果集合中。接着,对于 P 中的每个节点 v,找到与其相邻的节点子集 neighbors,然后对于 X 中每个点 u,如果 u 不与集合 neighbors 中任何节点相邻,则将 v 添加到团 R 中,并以 neighbors 和 X 作为新的 P 和 X 集合继续递归调用。最后,在递归返回后,我们将点 v 从 P 中删除,并将其添加到 X 集合中,避免重复搜索。

在代码最后,我们使用一个示例无向图来测试我们的 bron_kerbosch 函数,并将结果输出到控制台。

Markdown 代码片段
## Born-Kerbosch 算法迭代

Born-Kerbosch 算法是一种递归算法,用于查找无向图中所有最大团的集合。它具有很高的效率和可扩展性,可用于解决各种实际问题。

### 算法基本原理

Born-Kerbosch 算法通过一种递归的方式来查找无向图中的所有最大团。基本思想是从可能的点集 R 开始,找到与 R 中所有点都相邻的点集 P 和 X,然后对 P 进行扩展和递归。同时,将 X 集合中的点从 R 中删除,以避免出现重复的团。

### 算法实现步骤

Born-Kerbosch 算法通常通过以下步骤实现:

1. 初始化 R、P、X 三个集合,其中 R 为最终结果集合,初始为空集合;P 和 X 集合分别为无向图中所有节点的集合。
2. 对于 P 中的每个节点 v,找到与其共享边的节点子集 N,接着对于 X 中每个点 u,如果 u 不与集合 N 中任何节点相邻,则将 v 添加到 R 中,并以 N 和 X 作为新的 P 和 X 集合进行递归调用。
3. 当 P 和 X 集合为空时,递归终止,将 R 添加到最终结果集合中。

### Python 代码示例

下面是一个简单的 Python 代码实现 Born-Kerbosch 算法:

```python
def bron_kerbosch(R, P, X, graph, results):
    if not P and not X:
        results.append(R)
        return

    for v in P.copy():
        neighbors = graph[v]
        bron_kerbosch(R | {v}, P & neighbors, X & neighbors, graph, results)
        P -= {v}
        X |= {v}

graph = {0: {1, 2}, 1: {0, 2, 3}, 2: {0, 1, 3}, 3: {1, 2, 4}, 4: {3}}
results = []
bron_kerbosch(set(), set(graph.keys()), set(), graph, results)
print(results)

代码中,我们定义了一个 bron_kerbosch 函数,接收参数 R、P、X、graph 和 results。其中,R 为已经找到的团,初始为空集合;P 和 X 分别为可用和已用的点集合,初始值为无向图中所有节点的集合;graph 为无向图的邻接字典;results 为最终结果集合,初始为空列表。

在函数中,我们首先判断 P 和 X 是否为空,如果是,则将结果 R 添加到结果集合中。接着,对于 P 中的每个节点 v,找到与其相邻的节点子集 neighbors,然后对于 X 中每个点 u,如果 u 不与集合 neighbors 中任何节点相邻,则将 v 添加到团 R 中,并以 neighbors 和 X 作为新的 P 和 X 集合继续递归调用。最后,在递归返回后,我们将点 v 从 P 中删除,并将其添加到 X 集合中,避免重复搜索。

在代码最后,我们使用一个示例无向图来测试我们的 bron_kerbosch 函数,并将结果输出到控制台。