证明二分图最小点集覆盖=二分图最大匹配

时间:2022-06-08 06:13:33

二分图最大匹配=二分图最小点集覆盖,却一直不知道为什么。今天理解一下。

 参考:

http://blog.csdn.net/wmn_wmn/article/details/7275648

http://baike.baidu.com/view/1582759.htm?from_id=1845210&type=syn&fromtitle=Konig%E5%AE%9A%E7%90%86&fr=aladdin


      首先解释一下什么事二分图最小点集覆盖,就是说选中一个点,就把以这个点为端点的所有边都选中了,求最少用几个点把所有的边都覆盖。

证明用到了konig定理。过程是这样的,首先从右面点得集合中选出未匹配的点,然后选择“未匹配->匹配->未匹配....”这样的路径寻找。如下图中,细的蓝色的线即为这样的路径。并且把这样的路径经过的

证明二分图最小点集覆盖=二分图最大匹配

点标记。这样后,右面点中被标记的和左面点中未被标记的即为我们所要选择的点,就可以把所有边完全覆盖。


      假设已经找到二分图G的一个最大匹配M,A、B为由二分图定义所得的两个点集,现在从B点集(A点集也行,不影响)中非饱和点(往往不止一个)出发,循着”非匹配边->匹配边->非匹配边->匹配边……”的原则走下去,沿途标记所走过的点,最后得到的边显然是匹配边(这个不理解的,这里就废话了,要自己想。。。),且边数为偶数,终止点是B点集的点。取A点集中标记的点与B点集中未标记的点记为点集S,那么这个点集S即为图G的一个最小点覆盖,且点数等于最大匹配数。到这里有三个问题要解决:

  1. 为啥S中的点能覆盖图G的所有边;
  2. 为啥S中点的个数等于最大匹配数;
  3. 为啥S是最小的点覆盖;
第一,只要说明不存在这样的一条边,它的左端点未标记,右端点标记就ok了,假设存在这样的一条边,首先它只能是非匹配边,因为按照上述的原则会发现匹配边的标记只能从A点集中的点出发,所以匹配边如果有标记的必然是左右端点都标记,但是如果它是非匹配边的话,那么就可以继续走,走到它的未标记的左端点,这样一来便与前述矛盾。所以,S中的点能覆盖图G中的所有边。
第二,因为每个点都是匹配M某条边的一个端点。为什么呢?我们假设B点集中未标记的某个点没有对应某条匹配边,那么它早就被标记了。假设A点集中标记的点没有对应某条匹配边,那就走不到它那里,因为如果可以,那么就会形成一条增广轨了……这是最大匹配M所不允许的。又一条匹配边或者两端点都标记,或者都未标记,这保证了不会S中点对应的匹配边不会重、不会漏。所以,点集S中的点与匹配M中的边一一对应。
第三,这个就显而易见了,因为匹配M,我们知道,覆盖点集数至少为最大匹配数,所以点集S是最小点覆盖集。
综上,证明完毕。