maxflow

Максимальный поток в графике

Синтаксис

mf = maxflow(G,s,t)
mf = maxflow(G,s,t,algorithm)
[mf,GF] = maxflow(___)
[mf,GF,cs,ct] = maxflow(___)

Описание

пример

mf = maxflow(G,s,t) возвращает максимальный поток между узлами s и t. Если график, G не взвешен (то есть, G.Edges не содержит переменный Weight), то maxflow обрабатывает все края графика как наличие веса, равного 1.

пример

mf = maxflow(G,s,t,algorithm) задает максимальный алгоритм потока, чтобы использовать. Этот синтаксис только доступен, если G является ориентированным графом.

пример

[mf,GF] = maxflow(___) также возвращает объект ориентированного графа, GF, с помощью любого из входных параметров в предыдущих синтаксисах. GF формируется с помощью только края в G, которые имеют ненулевые значения потока.

пример

[mf,GF,cs,ct] = maxflow(___) дополнительно возвращает входные и выходные идентификаторы узла, cs и ct, представляя минимальное сокращение, сопоставленное с максимальным потоком.

Примеры

свернуть все

Создайте и постройте график взвешенного графика. Взвешенные края представляют пропускные способности.

s = [1 1 2 2 3 4 4 4 5 5];
t = [2 3 3 4 5 3 5 6 4 6];
weights = [0.77 0.44 0.67 0.75 0.89 0.90 2 0.76 1 1];
G = digraph(s,t,weights);
plot(G,'EdgeLabel',G.Edges.Weight,'Layout','layered');

Решите, что максимум вытекает из узла 1 к узлу 6.

mf = maxflow(G,1,6)
mf = 1.2100

Создайте и постройте график. Взвешенные края представляют пропускные способности.

s = [1 1 2 2 3 3 4];
t = [2 3 3 4 4 5 5];
weights = [10 6 15 5 10 3 8];
G = digraph(s,t,weights);
H = plot(G,'EdgeLabel',G.Edges.Weight);

Найдите максимальное значение потока между узлом 1 и узлом 5. Задайте 'augmentpath', чтобы использовать алгоритм Форда-Фалкерсона и использовать два выходных параметров, чтобы возвратить график ненулевых потоков.

[mf,GF] = maxflow(G,1,5,'augmentpath')
mf = 11
GF = 
  digraph with properties:

    Edges: [6x2 table]
    Nodes: [5x0 table]

Подсветите и маркируйте график ненулевых потоков.

H.EdgeLabel = {};
highlight(H,GF,'EdgeColor','r','LineWidth',2);
st = GF.Edges.EndNodes;
labeledge(H,st(:,1),st(:,2),GF.Edges.Weight);

Создайте и постройте график взвешенного графика. Вес ребра представляет пропускные способности.

s = [1 1 2 3 3 4 4 5 5];
t = [2 3 3 2 5 5 6 4 6];
weights = [0.77 0.44 0.67 0.69 0.73 2 0.78 1 1];
G = digraph(s,t,weights);
plot(G,'EdgeLabel',G.Edges.Weight,'Layout','layered')

Найдите максимальный поток и минимальное сокращение графика.

[mf,~,cs,ct] = maxflow(G,1,6)
mf = 0.7300
cs = 3×1

     1
     2
     3

ct = 3×1

     4
     5
     6

Постройте график минимального сокращения, с помощью узлов cs в качестве источников и узлов ct как приемники. Подсветите узлы cs, столь же красные и узлы ct как зеленый. Обратите внимание на то, что вес края, который соединяет эти два набора узлов, равен максимальному потоку.

H = plot(G,'Layout','layered','Sources',cs,'Sinks',ct, ...
    'EdgeLabel',G.Edges.Weight);
highlight(H,cs,'NodeColor','red')
highlight(H,ct,'NodeColor','green')

Входные параметры

свернуть все

Входной график, заданный как объект граф или диграф. Используйте граф для создания неориентированного графа или диграф для создания ориентированного графа.

Пример: G = график (1,2)

Пример: G = digraph([1 2],[2 3])

Пара узла, заданная в качестве отдельных аргументов индексов узла или имен узла, чтобы указать на исходный узел и целевой узел. Эта таблица показывает различные способы относиться к узлам или их индексами узла или их именами узла.

ЗначениеПример
Скалярный индекс узла1
Имя узла вектора символаA
Представьте скалярное имя узла в виде строкиA

Пример: MF = maxflow (G, 'B')

Пример: MF = maxflow (G, 1,10)

Типы данных: удвойтесь | char | строка

Максимальный алгоритм потока, заданный как одна из записей в таблице.

Примечание

Можно только задать опции algorithm не по умолчанию с ориентированным графом.

ОпцияОписание
'searchtrees' (значение по умолчанию)

Использует алгоритм Бойков-Кольмогорова. Вычисляет максимальный поток путем построения двух деревьев поиска, сопоставленных с узлами s и t.

'augmentpath'

Использует алгоритм Форда-Фалкерсона. Вычисляет максимальный поток многократно путем нахождения увеличивающегося пути в остаточном ориентированном графе.

Ориентированный граф не может иметь никаких параллельных краев противоположного направления между теми же двумя узлами, если вес одного из тех краев не является нулем. Таким образом, если график содержит край [i j], то это может содержать противоположный край [j i], только если вес [i j] является нулем, и/или вес [j i] является нулем.

'pushrelabel'

Вычисляет максимальный поток путем продвижения избыточного потока узла его соседям и затем перемаркировки узла.

Ориентированный граф не может иметь никаких параллельных краев противоположного направления между теми же двумя узлами, если вес одного из тех краев не является нулем. Таким образом, если график содержит край [i j], то это может содержать противоположный край [j i], только если вес [i j] является нулем, и/или вес [j i] является нулем.

Пример: MF = maxflow (G, 'D', 'augmentpath')

Выходные аргументы

свернуть все

Максимальный поток, возвращенный как скаляр.

Ориентированный граф потоков, возвращенных как объект digraph. GF содержит те же узлы как G, но только содержит те края G, которые имеют ненулевой поток. Для мультиграфов с несколькими краями между теми же двумя узлами GF содержит единственный край, отражающий поток через несколько краев.

Минимальные исходные идентификаторы узла сокращения, возвращенные как индексы узла или имена узла.

  • Если s и t задают числовые индексы узла, то cs и ct также содержат индексы узла.

  • Если s и t задают имена узла, то cs и ct также содержат имена узла.

Минимальные целевые идентификаторы узла сокращения, возвращенные как индексы узла или имена узла.

  • Если s и t задают числовые индексы узла, то cs и ct также содержат индексы узла.

  • Если s и t задают имена узла, то cs и ct также содержат имена узла.

Больше о

свернуть все

Максимальный поток

В контексте максимального потока края в графике, как рассматривается, имеют способность, как представлено весом ребра. Способность края является суммой потока, который может пройти через тот край. Поэтому максимальный поток между двумя узлами в графике максимизирует объем передачи потока от исходного узла, s, к целевому узлу, t, на основе мощностей соединяющихся краев.

Минимальное сокращение

Минимальное сокращение делит узлы ориентированного графа в два набора, cs и ct, такой, что сумма весов всех краев, соединяющих cs и ct (вес сокращения), минимизирована. Вес минимального сокращения равен максимальному значению потока, mf.

Записи в cs и ct указывают на узлы G, сопоставленного с узлами s и t, соответственно. cs и ct удовлетворяют numel(cs) + numel(ct) = numnodes(G).

Смотрите также

|

Введенный в R2015b

Была ли эта тема полезной?