稳定婚姻问题:Gale–Shapley算法

本文探讨了稳定婚姻问题(SMP)的概念,即在两组相同大小的集合中找到一个稳定的配对组合,确保没有一方更偏好于其他人。介绍了1962年由David Gale和Lloyd Shapley提出的算法,通过男生主动追求的形式,确保最终配对的稳定性,避免出现私奔现象。

(一)问题的引出

在组合数学、经济学、计算机科学中,稳定婚姻问题(英语:stable marriage problem,简称SMP)又称为稳定配对问题(stable matching problem),是指在两组同样大小的元素集合中(例如集合1是男子组、集合2是女子组,而他们各有偏好),寻求一个稳定配对组合所遇到的问题。一个组合在以下情况下并不稳定:
在集合1中有一个元素A更偏好于集合2的一些元素B,但元素A已被配对;而元素B亦更偏好于元素A多于配对给他的元素。在男女婚姻的角度来说,可以写成一名男子A获安排与女子D结婚,但A实际上是更喜欢女子B的。反之,女子B亦被安排与男子C结婚,但B实际上也是更喜欢A的。
简单来说,一个稳定的组合是指在任何一个组合中(含A及B),每一个元素都是最偏好目前的组合多于任何其他的元素。亦即是说,稳定婚姻配对是指在同等数量男女当中,每一名男子皆能与自己最喜欢的女子结婚,反之亦然。然而,这个配对方式却引来不少难题。

有两对夫妻M1 F2,M2 F1。M1心目中更喜欢F1,但是他和F2结婚了,M2心目中更喜欢F2,但是命运却让他和F1结婚了,显然这样的婚姻是不稳定的,随时都可能发生M1和F1私奔或者M2和F2私奔的情况。所以在做出匹配选择的时候(也就是结婚的时候),我们需要做出稳定的选择,以防这种情况的发生。

(二)算法介绍

参考:http://www.matrix67.com/blog/archives/2976

1962 年,美国数学家 David Gale 和 Lloyd Shapley 发明了一种寻找稳定婚姻的策略。不管男女各有多少人,不管他们各自的偏好如何,应用这种策略后总能得到一个稳定的婚姻搭配。换句话说,他们证明了稳定的婚姻搭配总是存在的。有趣的是,这种策略反映了现实生活中的很多真实情况。

算法中采用了男生主动追求女孩的形式。

算法步骤描述:

    第一轮,每个男人都选择自己名单上排在首位的女人,并向她表白。这种时候会出现两种情况:(1)该女士还没有被男生追求过,则该女士接受该男生的请求。(2)若该女生已经接受过其他男生的追
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