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针对网络规模和稠密度的增大最可靠最大流SDBA算法性能下降较快的不足,提出了基于概率和割集双过滤的状态空间划分算法DF-SDBA.首先,在状态空间划分过程中使用概率约束,针对每一个待处理的区间,筛选掉下界分布概率值小于当前最可靠最大流分布的未处理区间,有效地减少了算法迭代的次数;然后,针对不确定的区间使用割集约束,即在区间上界对应的子图中求出最大流,同时求出最小割集,根据最小割集中的边必须都出现在合格子区间上界向量中这一规则,对待划分的子区间进行筛选,从而进一步减少了划分区间的数量.实验结果表明,相对于S
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第 45卷第 2期
2015年 3月
东 南 大 学 学 报
(自 然 科 学 版 )
JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)
Vol.45 No.2
Mar.2015
doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2015.02.008
基于不确定图的最可靠最大流的改进算法
张柏礼
1,2
杨 娟
1
吕建华
1,2
田 伟
3
(
1
东南大学计算机科学与工程学院,南京 211189)
(
2
东南大学计算机网络和信息集成教育部重点实验室,南京 211189)
(
3
南京弘毅电气自动化有限公司,南京 210039)
摘要:针对网络规模和稠密度的增大最可靠最大流 SDBA算法性能下降较快的不足,提出了基
于概率和割集双过滤的状态空间划分算法 DFSDBA.首先,在状态空间划分过程中使用概率约
束,针对每一个待处理的区间,筛选掉下界分布概率值小于当前最可靠最大流分布的未处理区
间,有效地减少了算法迭代的次数;然后,针对不确定的区间使用割集约束,即在区间上界对应的
子图中求出最大流,同时求出最小割集,根据最小割集中的边必须都出现在合格子区间上界向量
中这一规则,对待划分的子区间进行筛选,从而进一步减少了划分区间的数量.实验结果表明,相
对于 SDBA算法,DFSDBA算法有效地减少了需要划分的区间,很大程度上克服了网络规模和
稠密度对算法性能的影响,具有显著的性能优势,有效地提高了算法的适用性.
关键词:不确定图;最大流;流可靠性;最小割
中图分类号:TP311 文献标志码:A 文章编号:1001-0505(2015)02024106
Improvedalgorithm ofmostreliablemaximum flowonuncertaingraph
ZhangBaili
1,2
YangJuan
1
LüJianhua
1,2
TianWei
3
(
1
SchoolofComputerScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing211189,China)
(
2
KeyLaboratoryofComputerNetworkandInformationIntegrationofMinistryofEducation,SoutheastUniversity,Nanjing211189,China)
(
3
NanjingHongyiElectricAutomationTechnologyCo.,Ltd,Nanjing210039,China)
Abstract:Forthemostreliablemaximumflowproblem(MRMF),theperformanceofthespacede
compositionbasedalgorithm (SDBA)decreasesrapidlywiththeincreaseinsizeanddensityofthe
graph.Theprobabilityfilterandthecutsetfilterarethereforeusedtosolvethisproblem andthe
doublefilterspacedecompositionbasedalgorithm (DFSDBA)isproposed.First,theprobability
constraintisusedtofilteroutallintervalsintheprocessofspacedecomposition.Foreachintervalto
beprocessed,theDFSDBAalgorithmfiltersofftheintervalsofwhichtheprobabilityissmallerthan
thecurrentmaximum flowtoeffectivelyreducethenumberofiterations.Thenthecutsetconstraint
isappliedtotheunspecifiedintervals.Itcomputesthemaximum flowintheupperboundoftheun
specifiedinterval,meanwhiletheminimumcutsetsareobtained.Basedontherulethatalltheedges
inthecutsetsmustexistintheupperboundofeachinterval,theunspecifiedintervalsarefiltered
out.TheexperimentalresultsshowthattheDFSDBAalgorithm cannotonlyeffectivelyreducethe
numberoftheintervalsinneedofdividing,butalsoreducetheimpactofnetworksizeanddensity
comparedwiththeSDBAalgorithm.TheDFSDBAalgorithm hassignificantperformanceadvanta
gesandimprovestheapplicabilityofalgorithms.
Keywords:uncertaingraph;maximum flow;flowreliability;
minimum cut
收稿日期:20140917. 作者简介:张柏礼(1970—),男,博士,副教授,bailey_zhang@163.com.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(61300200,61232007,61073059).
引用本文:张柏礼,杨娟,吕建华,等.基于不确定图的最可靠最大流的改进算法[J].东南大学学报:自然科学版,2015,45(2):
241 246.
[doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2015.02.008]
不确定性是系统的固有属性,近年来研究人员
对该问题进行了深入的研究,提出了很多有价值的
问题和解决方案
[18]
.首先,对于不确定子图,文献
[
1 2]采用了路径覆盖、启发式的贪心算法等解
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