一种基于预处理的流通网络最大流确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及通信网络容量规划领域，特别是一种基于预处理的流通网络最大流确定方法及系统。该方法通过分量缩点树算法构建网络结构的分量缩点树；寻找与网络结构的源节点和目标节点对应的第一节点和第二节点，计算得到第一节点和第二节点之间的目标路径和目标路径上的节点；并行计算并缓存目标路径上各相邻两节点之间在网络结构中的最大流，对所有最大流求最小值得到最大流值，并根据最大流值计算得到源节点与目标节点之间的网络容量，降低了预处理方法的复杂程度，并较好的融合并行计算对最大流进行求解，提高了最大流求解和网络容量获取的速度，解决了现有预处理方法复杂度较高与并行计算融合较差导致最大流计算效果受限影响网络优化效果的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于预处理的流通网络最大流确定方法及系统
本专利技术涉及通信网络容量规划领域，特别是一种基于预处理的流通网络最大流确定方法及系统。
技术介绍
最大流问题即如何计算一个流通网络的极大流量问题，是图论中重要的基础性问题，大规模网络中的最大流加速是当前图论研究中的热点之一。除运用于实际网络的优化外，许多重要的应用问题(如图像处理、社交网络中的社区发现、各类复杂系统中的资源调度)，如果能找到与最大流及其问题变种的联系，可使这些应用问题得到十分有效的解决。此外，最大流也可辅助求解一些重要的基础理论问题，如双边匹配等重要的线性规划问题；另外，在网络通信领域，最大流的计算有助于得到网络源与网络目标之间的网络流量，有助于合理规划通信网络中的数据容量。现有研究主要从并行计算加速和预处理简化拓扑加速两种思路对最大流加速问题进行了研究，但这些研究中存在一些重要不足：(1)预处理和并行计算两种加速思路并未充分融合，导致各自加速效果受限；(2)对常见的多次最大流求解场景支持有限，导致多次计算间仍存在大量重复冗余工作；(3)预处理方法往往需要涉及出入度和边容量等多个条件，计算复杂度偏高，使得其在通信网络领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于预处理的流通网络最大流确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过分量缩点树算法构建网络结构的分量缩点树；2)从所述分量缩点树中寻找与所述网络结构的源节点对应的节点作为第一节点，寻找与所述网络结构的目标节点对应的节点作为第二节点，根据第一节点和第二节点分别到所述分量缩点树的树根的路径，得到第一节点和第二节点之间的目标路径和目标路径上的节点；3)并行计算并缓存所述目标路径上各相邻两节点之间在所述网络结构中的最大流，对所有最大流求最小值得到所述源节点到所述目标节点的最大流值；4)根据所述最大流值计算得到所述源节点与所述目标节点之间的网络容量。

【技术特征摘要】
1.一种基于预处理的流通网络最大流确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过分量缩点树算法构建网络结构的分量缩点树；2)从所述分量缩点树中寻找与所述网络结构的源节点对应的节点作为第一节点，寻找与所述网络结构的目标节点对应的节点作为第二节点，根据第一节点和第二节点分别到所述分量缩点树的树根的路径，得到第一节点和第二节点之间的目标路径和目标路径上的节点；3)并行计算并缓存所述目标路径上各相邻两节点之间在所述网络结构中的最大流，对所有最大流求最小值得到所述源节点到所述目标节点的最大流值；4)根据所述最大流值计算得到所述源节点与所述目标节点之间的网络容量。2.根据权利要求1所述的基于预处理的流通网络最大流确定方法，其特征在于，所述分量缩点树算法包括以下步骤：(1)获取任意节点nodei，节点深度depthi，以及邻居节点信息作为算法输入；设置任意节点的low值lowi，更新的分量缩点树T′；(2)初始化当前节点的low值lowi＝INF，遍历状态值statei＝VISITING，初始化分量缩点树T′，初始化全局堆栈stack；(3)对于节点nodei的每一个邻居节点nodek(k∈{j|1≤j≤n&k≠i})，进行以下操作；(4)如果nodek是nodei在遍历过程中的父节点，则返回到步骤(3)；如果nodek的状态为UNVISITED，则设置nodek的深度depthk＝depthi+1；将边(nodei,nodek)压到堆栈stack中；以nodek为参数调用当前过程proc_shink；设置临时变量tempk＝lowk；(5)如果nodek的状态为VISITING，则设置临时变量tempk＝depthk；(6)如果nodek的状态为VISITED，则设置临时变量tempk＝lowk；如果lowi>tempk，则设置lowi＝tempk；并判断lowk的值是否大于等于depthi的值，如果条件成立，则如果nodei的割点标识isCuti＝false，则设置当前节点nodei的割点标识isCuti＝true；(7)在T′中添加原图割点对应的W类节点，记录在T′中的id为nodeW；在T′中添加原图双连通分量对应的U类节点，记录在T′中的id为nodeU；从堆栈stack中循环弹出边，直到遇到边(nodei,nodek)；(8)标记包括(nodei,nodek)在内的所有已弹出边对应T′中的节点nodeM；在T′中节点nodeN和nodeM间建立一条边。3.根据权利要求1或2所述的基于预处理的流通网络最大流确定方法，其特征在于，步骤3)还根据所述目标路径上各相邻两节点之间在所述网络结构中的最大流，得到各相邻两节点之间在所述网络结构中的最大流路径，将所有最大流路径连接得到结果路径，并按照所述结果路径进行数据传输。4.根据权利要求3所述的基于预处理的流通网络最大流确定方法，其特征在于，根据所述网络容量得到所述源节点的流出量极值，控制所述源节点的流出量使不超过流出量极值。5.一种基于预处理的流通网络最大流确定系统，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏蔚，刘扬，许贺洋，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41