第五課罢猪、網(wǎng)絡(luò)流

1. 問(wèn)題1:網(wǎng)絡(luò)流是模型而不是問(wèn)題近她,這是什么樣的模型?

1.1 模型

1.2 兩個(gè)約束:

  • 容量約束:每條鏈路上的流量不超過(guò)容量;
  • 流約束:中間節(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)流膳帕、從起點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn);除了起點(diǎn)和終點(diǎn)粘捎,流入多少,流出多少危彩;

2. 最大流問(wèn)題

2.1 問(wèn)題描述

  • 給定一個(gè)圖攒磨,一個(gè)起點(diǎn),一個(gè)終點(diǎn)汤徽,找到一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)的路徑娩缰,使得流的大小最大;

2.2 Ford-Fulkerson 算法

2.2.1 核心過(guò)程
  • 找到一條路徑:從起點(diǎn)出發(fā)谒府,向前走拼坎,直到到達(dá)終點(diǎn);
  • 構(gòu)建 residual graph:根據(jù)最新找到的最大流完疫,更新 residual graph泰鸡,構(gòu)建反向路徑;
  • 重復(fù)上述過(guò)程趋惨,直到無(wú)法找到一條可行路徑鸟顺;
2.2.2 算法分析
  • 為什么輸出為最大流:一旦算法停止,節(jié)點(diǎn)被分為兩個(gè)集合器虾,也就是一個(gè)集合的割集讯嫂,算法停止的時(shí)候就是最小割的解,而最大流的上界和最小割的下界碰到一起就是最優(yōu)解兆沙;

3. 為什么這個(gè)算法是正確的欧芽,這是不是多項(xiàng)式算法?

問(wèn)題的正確性證明:對(duì)偶問(wèn)題 - “最小割集”

3.2關(guān)于復(fù)雜性的討論葛圃;

  • 什么條件下千扔,循環(huán)會(huì)結(jié)束憎妙?答:節(jié)點(diǎn)被分為兩個(gè)集合;
  • 每次循環(huán)向 “終點(diǎn)” 逼近多少曲楚?答:至少前進(jìn)一個(gè)整數(shù)厘唾;
  • 終點(diǎn)有多遠(yuǎn)該如何理解?
  • 算法是否為多項(xiàng)式取決于什么龙誊?

4. 癥結(jié)在哪里抚垃?如何克服?

  • 癥結(jié):每次增加的流的大小很刑舜蟆鹤树;
  • 克服:每次選擇一個(gè)足夠的增量(不大于容量總和),循環(huán)找逊朽,直到找不到了罕伯;找不到了,則將增量除以2叽讳;

我的問(wèn)題:為什么是最小割追他?
問(wèn)題:最大流是一個(gè)P問(wèn)題,而不是一個(gè)NPC問(wèn)題绽榛;為什么湿酸?

問(wèn)題6:正確性沒有問(wèn)題,為什么灭美?如何能肯定效率改進(jìn)了推溃?

將外層循環(huán),稱為 scaling phase届腐。
加入可以知道:

  • 外循環(huán)次數(shù):\Delta-scaling phase 個(gè)數(shù)的上限(即用到的不同\Delta數(shù)量的上限)铁坎;log2();
  • 內(nèi)循環(huán)的次數(shù):任一phase 中執(zhí)行augment次數(shù)犁苏;

問(wèn)題7. 為什么知道最優(yōu)解多遠(yuǎn)最關(guān)鍵硬萍?

換句話說(shuō):網(wǎng)絡(luò)中的最大流值不大于 v(f)+m\Delta
證明方法:最小割的最大值,不超過(guò)v(f)+m\Delta围详。

問(wèn)題8:這仍然不是傳統(tǒng)圖意義上的多項(xiàng)式算法朴乖。試圖實(shí)現(xiàn) “那種” 意義上多項(xiàng)式算法的思想完全不同于augment的思想。你能理解關(guān)鍵的差異嗎助赞?

  • Prim:過(guò)程中間結(jié)果始終滿足 “可行解”的要求买羞,但未必滿足 “最小” 要求,在過(guò)程中不斷 “修正” 目標(biāo)值雹食,一旦找到 “終點(diǎn)”畜普,即最小可行解。
  • Kruskal:過(guò)程中間結(jié)果不具備 “可行解”特征群叶,卻體現(xiàn) “最小” 的要求吃挑,一旦構(gòu)成可行解钝荡,即為最優(yōu)解。
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