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網絡流算法的一些回顧(轉)

這個有必要自己寫一系列的文章和標程來整理,盡量使用英文和大家經常表述的中文來表達。。。

在中英文表達這個問題上,嚴重影響了學習資料的通用性。。。。

 

 

必須知識:最短路徑問題
   1.Dijkstra
    適用于滿足所有權系數大于等于0(lij≥0)的網絡最短路問題,能求出起點v1到所有其他點vj的最短距離;
    樸素的Dijkstra算法復雜度為O(N^2),堆實現的Dijkstra復雜度為O(NlogN).

   2.bellman-ford
    適用于有負權系數,但無負回路的有向或無向網絡的最短路問題,能求出起點v1到所有其它點 vj的最短距離。bellman-ford算法復雜度為O(V*E)。

   3.Floyed
    適用于有負權系數,可以求出圖上任意兩點之間的最短路徑。DP思想的算法,時間復雜度為O(N^3);
    for ( k= 1; k<= n; k++)
    for ( i= 1; i<= n; i++)
    if (graph[i][k]!=INF)
  for ( j= 1; j<= n; j++)
     if (graph[k][j]!=INF && graph[i][k]+graph[k][j]< graph[i][j])
   graph[i][j]= graph[i][k]+ graph[k][j];

NO.1  s-t最大流
兩大類算法
1.增廣路算法
  Ford-Fulkerson算法: 殘留網絡中尋找增加路徑
         STEP0:置初始可行流。
         STEP1:構造原網絡的殘量網絡,在殘量網絡中找s-t有向路。如果沒有,算法得到最大流結束。否則繼續下一步。
                STEP2:依據殘量網絡中的s-t有向路寫出對應到原網絡中的s-t增廣路。對于增廣路中的前向弧,置s(e)=u(e)- f(e)。對于反向弧,置s(e)=f(e)                        STEP3:計算crement=min{s(e1),s(e2),…,s(ek)}
                       STEP4:對于增廣路中的前向弧,令f(e)=f(e)+crement;對于其中的反向弧,令f(e)=f(e)-crement,轉STEP1。
  關鍵點:尋找可增廣路。決定了算法復雜度。
  實現:Edmonds-Karp  通過采用了廣度優先的搜索策略得以使其復雜度達到O(V*E^2)。 
  優化—> Dinic算法(*)
Dinic算法的思想是為了減少增廣次數,建立一個輔助網絡L,L與原網絡G具有相同的節點數,但邊上的容量有所不同,在L上進行增廣,將增廣后的流值回寫到原網絡上,再建立當前網絡的輔助網絡,如此反復,達到最大流。分層的目的是降低尋找增廣路的代價。
  算法的時間復雜度為O(V^2*E)。其中m為弧的數目,是多項式算法。鄰接表表示圖,空間復雜度為O(V+E)。

2.預流推進算法  
  一般性的push-relabel算法: 時間復雜度達到O(V^2*E)。(*)
  relabel-to-front算法->改進
  最高標號預流推進:時間復雜度O(V^2*sqrt(E))

NO2. 最小費用最大流
  求解最小費用流的步驟和求最大流的步驟幾乎完全一致,只是在步驟1時選一條非飽和路時,應選代價和最小的路,即最短路。
  步驟1. 選定一條總的單位費用最小的路,即要給定最小費用的初始可行流,而不是包含邊數最小的路。
  步驟2. 不斷重復求最大流的步驟來進行,直到沒有飽和路存在為止。然后計算每個路的總費用。
  和Edmonds-Karp標號算法幾乎一樣,因為這兩種算法都使用寬度優先搜索來來尋找增廣路徑,所以復雜度也相同,都是O(V*E^2)。
  連續最短路算法 + 線性規劃對偶性優化的原始對偶算法(*)
       傳說中,沒見過,據說復雜度是O(V^3) 
NO3. 有上下屆的最大流和最小流(通過添加點來進行轉化)(*)

NO4. 相關圖論算法
二分圖最大匹配: 加s和t構造最大流
  專用算法:hungary算法 O(M*N)

二分圖最佳匹配: 加s和t構造最小費用最大流
  專用算法:KM算法
    樸素的實現方法,時間復雜度為O(n^4)
    加上松弛函數O(n^3)

最小路徑覆蓋:
       頂點數-二分圖的最大匹配

s-t最小邊割集:
       最大流最小割定理:最小割等于最大流

普通最小邊割集:
       Stoer-Wagner Minimum Cut O(n^3)
二分圖的最大獨立集:
   N - 二分圖的最大匹配(POJ monthly)girls and boys
          反證法證明
        普通圖的最大獨立集是np問題。(*)

 

http://hi.baidu.com/flymouse/blog/item/c4752df57a779325bc310982.html/cmtid/d9239e2f6cde91351e308925

posted on 2010-08-31 20:32 Sosi 閱讀(742) 評論(0)  編輯 收藏 引用


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