理论教育 网络流基本概念及最小割集

网络流基本概念及最小割集

时间:2023-06-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:图7-13设cij为弧(i,j)的容量,fij为弧(i,j)的流量。也即可行流应满足以下条件:1)容量限制条件:对于每条弧都有0≤fij≤cij。与链的方向相同的弧称为前向弧。则该链称为增广链。割集中弧的容量之和称为割量,记为C。对点集V的不同分割得到不同的割量,割量最小的割集称为最小割集。

网络流基本概念及最小割集

1.网络与流

图7-13所示的网络图中定义了一个发点v1,称为源(source,supply node),定义了一个收点v7,称为汇(sink,demand node),其余点v2v3,…,v6为中间点,称为转运点(transshipment node)。如果有多个发点和收点,则虚设发点和收点转化成一个发点和收点。图中的权是该弧在单位时间内的最大通过能力,称为弧的容量(capacity)。

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图7-13

cij为弧(ij)的容量,fij为弧(i,j)的流量。容量是弧(ij)单位时间内的最大通过能力,流量是弧(ij)单位时间内的实际通过量,流量的集合f={fij}称为网络的流。发点到收点的总流量记为v=valf),v也是网络的流量。

2.可行流与最大流

由图7-13所示的实际交通网络图可知,对于流有两个明显的要求:一是每个弧上的流量不能超过它的容量;二是中间点的流量为0,这是因为中间点只起转运作用,流进该中间点的流量应该等于流出的流量。也即可行流应满足以下条件:

1)容量限制条件:对于每条弧都有0≤fijcij

2)流量守恒条件:①对于所有中间点978-7-111-46552-2-Chapter07-67.jpg。②发点vs流出的总流量等于流入收点vt的总流量,即978-7-111-46552-2-Chapter07-68.jpg

如果存在有流入发点的流和收点流出的流,应从式中减去,条件②变为:

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综上所述,网络最大流问题就是在满足上述条件的基础上寻找一个流f,使其流量达到最大。(www.daowen.com)

3.增广链

从发点到收点的一条路线(弧的方向不一定相同)称为链,从发点到收点的方向规定为链的方向。与链的方向相同的弧称为前向弧。与链的方向相反的弧称为后向弧。对于一个可行流f,使fij=cij的弧称之为饱和弧,fijcij的弧称之为非饱和弧。

设f是一条可行流,如果存在一条从发点vs到收点vt的链,满足:

1)所有前向弧u+上0≤fijcij

2)所有后向弧u-上0≤fijcij

则该链称为增广链。

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图7-14

4.割集与割量

割集是分割网络发点与收点的一组弧集合,从网络中去掉这组弧就断开网络,发点就不能到达收点。图7-14中,网络被切成两半,一半包含发点vs,一半包含收点vt,则弧集E1={(v2v4)(v3v4),(v3v5)}被称为割集。

一般情况下,将网络的点集V分割成两部分V1V1,其中发点vsV1,收点vtV1,称箭尾在V1中、箭头在V1中弧的集合为分割网络发点与收点的割集,记为(V1,V1)。割集中弧的容量之和称为割量(割集的容量),记为CV1V1)。对点集V的不同分割得到不同的割量,割量最小的割集称为最小割集。

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