【计算机算法设计与分析】最大团问题(C++_DFS+记忆化搜索+剪枝)
问题描述(摘自百度百科)
给定无向图G=(V,E),其中V是非空集合,称为顶点集;E是V中元素构成的无序二元组的集合,称为边集,无向图中的边均是顶点的无序对,无序对常用圆括号“( )”表示。如果UV,且对任意两个顶点u,v∈U有(u,v)∈E,则称U是G的完全子图。G的完全子图U是G的团。G的最大团是指G的最大完全子图。
如果UÍV且对任意u,v∈U有(u,v)不属于E,则称U是G的空子图。G的空子图U是G的独立集当且仅当U不包含在G的更大的空子图中。G的最大独立集是G中所含顶点数最多的独立集。
对于任一无向图G=(V,E),其补图G’=(V’,E’)定义为:V’=V,且(u,v)∈E’当且仅当(u,v)∉E。
如果U是G的完全子图,则它也是G’的空子图,反之亦然。因此,G的团与G’的独立集之间存在一一对应的关系。特殊地,U是G的最大团当且仅当U是G’的最大独立集。
看不懂上面没关系,看这里: 通俗点讲,就是在一个无向图中找出一个点数最多的完全图。
思路解析
设P集合为所有的点集,依次取出其中的元素作为团的起始点,也就是说该团是从此点开始扩展的,每取出与之相联通的点都判断是否与当前团的所有点都联通,若true,则加入团中。
本文中所编写的代码为了使代码的时间复杂度进一步降低,向其中加入了记忆化思想,从后向前遍历点集作为起始点,深度优先时又从该点向后遍历点集加入团中,这样就可以提前预知其潜力,以达到剪枝目的,具体解法详见代码。
Code
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define maxm 55
int g[maxm][maxm];//存图
int vis[maxm];//存放已选择的点
int cnt[maxm];//cnt[i]表示用编号>=i的点能组成的最大团的点数
int ans, n;
bool dfs(int cur, int num) {//从第cur个点开始向后添加,当前点是第num个
for (int i = cur + 1; i <= n; i++) {
if (cnt[i] + num <= ans)//当前点后的所有点组成的最大团的最大点数+已经加入的点数<=当前最佳答案(最好的情况都不可能超过当前最优解,则进行剪枝)
return 0;
if (g[cur][i])//两点相邻
{
int ok = 1;
for (int j = 0; j < num; j++)//是否和当前已经加入团的所有点相邻
if (!g[i][vis[j]])
{
ok = 0;
break;
}
if (ok) {//当前点可以加入团中
vis[num] = i;
if (dfs(i, num + 1))//第一次dfs成功的一定是最大的
return 1;
}
}
}
ans = max(ans, num);
return (ans == max(num, ans) ? 0 : 1);
}
void maxclique() {
for (int i = n; i > 0; i--)
{
vis[0] = i;
dfs(i, 1);
cnt[i] = ans;
}
}
int main()
{
cin >> n;
for (int i = 1; i <= n; i++)
for (int j = 1; j <= n; j++) {
cin >> g[i][j];
g[j][i] = g[i][j];
}
maxclique();
cout << cnt[1];
return 0;
}
/*
5
1 1 0 1 1
1 1 1 0 1
0 1 1 0 1
1 0 0 1 1
1 1 1 1 1
*/