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Comprendiendo la Prueba del Algoritmo de Emparejamiento de Hopcroft & Karp

El algoritmo de Hopcroft & Karp para calcular un emparejamiento máximo toma tiempo $\mathcal O(mn^{1/2})$, el cual está compuesto por $\mathcal O(n^{1/2})$ iteraciones y cada iteración toma $\mathcal O(m)$.

En mi guion de conferencia dice que $\mathcal O(n^{1/2})$ iteraciones se basan en el hecho de que hay "relativamente" caminos $M$-aumentantes cortos de longitud máxima de $2\cdot \lfloor |M|/ (s - |M|) \rfloor + 1$.

Tengo problemas para entender este límite superior para la longitud de un camino.

Comentarios:

  • $G = (V, E)$ con $V = U \cup W$ grafo bipartito
  • $s \le n = |V|$ cardinalidad de un emparejamiento máximo $S$
  • $M$ cualquier emparejamiento en $G$

Además, sé que

  • Después de cada iteración ya no hay caminos más cortos de longitud $l$.
  • Los caminos $M$-aumentantes más cortos se extienden por el factor aditivo de 2, dado que siempre tienen longitud impar.
  • Emparejamiento $|M \triangle P| = |M| + 1$ donde $\triangle$ es la diferencia simétrica de un emparejamiento $ M$ y un camino $M$-aumentante $P$

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Evan Puntos 3466

Tenga en cuenta que en una etapa dada, tomar la diferencia simétrica entre el emparejamiento parcial y un emparejamiento óptimo da como resultado caminos de aumento disjuntos y ciclos alternantes.

En la iteración $l$, todos los caminos de aumento tienen una longitud mayor o igual a $l$.

En esta etapa, si hay $s-|M|$ caminos de aumento disjuntos y digamos que el $i$-ésimo camino usa $L_i$ aristas emparejadas, entonces $L_i \geq (l-1)/2$ aristas emparejadas, y por lo tanto $(s-|M|) (l-1)/2 \leq \sum_i L_i \leq |M|$ y resolviendo para $l$ se obtiene cuán grande podría ser $l$.

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