hall定理的證明


原文鏈接:https://blog.csdn.net/WerKeyTom_FTD/java/article/details/65658944
hall定理就是關於判定二分圖是否存在完美匹配的東西啦。
那我們來一些基本定義吧。

基本定義
也沒啥好定義的。。
學過網絡流應該都懂本文要提到的東西。
完美匹配是指最大匹配數為min(|X|,|Y|)
也就是X或Y集合其中一個集合所有點都被匹配了。

定理內容
我們來假設X集合點少一點好了。X集合就當做有n個點。
那么二分圖G存在完美匹配,則取任意正整數1<=k<=n,均滿足我從X集合選出k個不同的點,那么它們連向的y集合的點個數不小於k。

必要性證明
假如一個二分圖G存在完美匹配,且不滿足Hall定理。
那么對於某k個點,它們連向的都不足k個點。
那么它們是怎么都被匹配上的???
很顯然必要性正確。

充分性證明
假如一個二分圖G不存在完美匹配,且滿足Hall定理。
那么假如有一種最大匹配的方案,既然不存在完美匹配,可以找到至少一個未被匹配的點A。
因為這個二分圖滿足Hall定理,所以這個點一定連向了至少一個點B(有可能存在多個點)。
假如這個點B不在最大匹配中,它們就匹配了,怎么可能呢???
那么這個點B在最大匹配中!所以左邊一定有一個點C和它匹配了。
C做為一個匹配點可能在右邊找到D,就這樣一直找下去,由於左部點數是<=右部點數
於是最終點落在右部點結束,找到一個增廣路。
於是出現矛盾。

 

C也可能在右邊找到別的匹配點了,因為C就只與B匹配,形如下圖:

 

此時我們可以刪除B,C這兩個點,並不影響問題的求解,讓A去找到D,再如上述的證明即可。

 


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