外贸免费建设网站制作,网上做头像用什么网站,制作企业网站页面实训项目,泉州免费建站C回溯算法---图的m着色问题 图的m着色问题是指给定一个图以及m种不同的颜色#xff0c;尝试将每个节点涂上其中一种颜色#xff0c;使得相邻的节点颜色不相同。这个问题可以转化为在解空间树中寻找可行解的问题#xff0c;其中每个分支结点都有m个儿子结点#xff0c;最底层…C回溯算法---图的m着色问题 图的m着色问题是指给定一个图以及m种不同的颜色尝试将每个节点涂上其中一种颜色使得相邻的节点颜色不相同。这个问题可以转化为在解空间树中寻找可行解的问题其中每个分支结点都有m个儿子结点最底层有m的n次方个叶子结点。算法的思路是在解空间树中做深度优先搜索并使用约束条件来剪枝优化搜索。 代码
#include iostream
#include cstring
/*
* 图的m着色问题
*/
using namespace std;const int maxn 1005;
int G[maxn][maxn], color[maxn];//用于存储图中的边--用于存储每个节点的颜色
int n, m; //n表示图中节点的数量m表示可供选择的颜色数目。bool ok(int u, int c) {for (int i 1; i n; i) {if (G[u][i] 1 color[i] c)return false;}return true;
}bool dfs(int u) {if (u n)return true;for (int i 1; i m; i) {if (ok(u, i)) {color[u] i;if (dfs(u 1))return true;color[u] 0;}}return false;
}int main() {memset(G, 0, sizeof(G));//初始化邻接矩阵为0memset(color, 0, sizeof(color));//初始化颜色为0int e;//e表示图中边的数量cin n e m;for (int i 0; i e; i) {int u, v;cin u v;G[u][v] G[v][u] 1;}if (dfs(1)) {cout Yes endl;for (int i 1; i n; i) {cout 结点 i 的颜色为 color[i] endl;}}else {cout No endl;}return 0;
}分析 这个算法的实现包括两个主要步骤 判断颜色是否符合要求对于每个节点 u如果它与另一个节点 v 有边相连且这两个节点颜色相同那么就不能把节点 u 涂为该颜色。因此需要定义一个函数 ok() 来判断某个节点染上某种颜色是否符合要求。具体来说ok(u, c) 函数返回值为true表示节点 u 可以涂上颜色 c否则返回false。 2.使用深度优先搜索 使用深度优先搜索DFS从解空间树的根节点开始搜索并在每个分支结点处调用 ok() 函数来剪枝。如果在整棵解空间树中找到了一组可行解那么算法就停止搜索并输出结果。如果找不到任何一个可行解则算法输出无解信息。 具体实现过程 首先需要定义一个二维数组 G[ ][ ]用于存储图中的边。其中G[u][v] 1 表示节点 u 和节点 v 之间有边相连反之为 0。同时还需要定义一个一维数组 color[ ]用于存储每个节点的颜色。 首先将所有边权赋值为 0即不存在边。然后读入所有边将对应的边权赋值为 1。读入颜色数 m并从节点 1 开始做深度优先搜索依次尝试给每个节点涂上不同的颜色。在每个分支结点处使用 ok() 函数来判断是否符合要求。如果染色成功则继续对下一个节点做深度优先搜索。如果找到了一组可行解则输出结果。 运行结果 问题描述 给定无向连通图G(V, E)和m种不同的颜色用这些颜色为图G的各顶点着色每个顶点着一种颜色。是否有一种着色法使G中相邻的两个顶点有不同的颜色。这个问题是图的m可着色判定问题。若一个图最少需要m种颜色才能使图中每条边连接的两个顶点着不同颜色则称这个数m为该图的色数。求一个图的色数m的问题称为图的m可着色优化问题。
例如点个数n7颜色m3的涂色方案 算法设计 一般连通图的可着色问题不仅限于可平面图。 给定图GVE和m种颜色如果该图不是m可着色给出否定回答若m可着色找出所有不同着色方法。
算法思路 设图G(V, E), |V|n, 颜色数 m, 用邻接矩阵a表示G, 用整数1, 2…m来表示
m种不同的颜色。顶点i所着的颜色用x[i]表示。
问题的解向量可以表示为n元组x{ x[1],…,x[n] }. x[i]∈{1,2,…,m},
解空间树为排序树,是一棵n1层的完全m叉树.
在解空间树中做深度优先搜索, 约束条件:如果a[j][i]1 , x[i] ≠ x[j] m3,n3时的解空间树 再举个例子
对于下图写出图着色算法得出一种着色方案的过程。
顶点数量n4, 色数m3 m4,n3时的解空间树 X[1]←1 , 返回 true X[2]←1, 返回false; X[2]←2, 返回 true X[3]←1 ,返回false; X[3]←2, 返回false;X[3]←3, 返回 true X[4]←1, 返回false; X[4]←2, 返回false;X[4]←3, 返回 true
着色方案1233
复杂度分析
图m可着色问题的解空间树中内结点个数是 对于每一个内结点在最坏情况下用ok检查当前扩展结点每一个儿子的颜色可用性需耗时O(mn)。
因此回溯法总的时间耗费是 #include图的着色.hconst int NUM 100;
int n;//顶点数
int m;//颜色数
int a[NUM][NUM];//图的邻接矩阵
int x[NUM];//当前的解向量
int sum 0;//解的数量bool same(int t) {int i;for (i 1; i n; i) {//修正同色判断函数的循环范围if ((a[t][i] 1) (x[i] x[t]))return false;}return true;
}void BackTrack(int t) {int i;if (t n) {sum;cout 解 sum : endl;//输出当前解的编号for (i 1; i n; i) {cout x[i] ;//按照节点顺序输出颜色}cout endl;}else{for (i 1; i m; i) {x[t] i;if (same(t))BackTrack(t 1);x[t] 0;}}
}int main() {cin n m;//初始化邻接矩阵为0for (int i 0; i n; i) {for (int j 0; j n; j) {a[i][j] 0;}}//读入边构建邻接矩阵int u, v;while (cin u v) {if (u 1 || u n || v 1 || v n) {//判断输入是否合法cout 输入不合法 endl;continue;}a[u - 1][v - 1] 1;a[v - 1][u - 1] 1;}BackTrack(1);//从第1个节点开始cout 一共有 sum 个解。 endl;//输出解的数量return 0;
}
