给定一个有向图D=(V,A),在V中指定一点称为发点(记为),该点只有出发去的弧,指定另一点称为收点(记为),该点只有指向它的弧,其余的点叫做中间点。对于A中的每一条弧,对应一个数(简记),称之为弧的容量。通常我们把这样的D叫做网络,记为D=(V,A,C)。 (2)网络流:在弧集A上定义一个非负函数。就是通过弧 的实际流量,简记,称就是网络上的流函数,简称网络流或流,称为网络流的流量。 §4 网络最大流问题 网络最大流问题就是网络的另一个基本问题。 许多系统包含了流量问题。例如交通系统有车流量,金融系统有现金流,控制系统有信息流等。许多流问题主要就是确定这类系统网络所能承受的最大流量以及如何达到这个最大流量。 4、1 基本概念与定理 1．1.网络与流 定义14 (1)网络: 例1如图7-20就是连结某产品产地与销地的交通图。弧表示从 到的运输线,弧旁的数字表示这条运输线的最大通过能力,括号内的数字表示该弧上的实际流。现要求制定一个运输方案,使从运到的产品数量最多。 可行流与最大流 在运输网络的实际问题中,我们可以瞧出,对于流有两个基本要求:
一就是每条弧上的流量必须就是非负的且不能超过该弧的最大通过能力(即该弧的容量); 二就是起点发出的流的总与(称为流量),必须等于终点接收的流的总与,且各中间点流入的流量之与必须等于从该点流出的流量之与,即流入的流量之与与流出的流量之与的差为零,也就就是说各中间点只起转运作用,它既不产出新的物资,也不得截留过境的物资。 因此有下面所谓的可行流的定义。 定义14对于给定的网络D=(V,A,C)与给定的流,若满足下列条件: （1）容量限制条件:对每一条弧,有 (7、9) (2)平衡条件: 对于中间点: 流出量=流入量,即对于每一个i (i≠s,t),有 (7、10) 对于出发带点,有 (7、11) 对于收点,有 (7、12) 则称为一个可行流,称为这个可行流的流量。 注意,我们这里所说的出发点就是指只有从发出去的弧,而没有指向的弧;收点就是指只有弧指向,而没有从它的发出去的弧。 可行流总就是存在的。例如令所有弧上的流,就得到一个可行流,(称为零流),其流量。 如图7-20中,每条弧上括号内的数字给出的就就是一个可行流,它显然满足定义中的条件(1)与(2)。其流量。 所谓网络最大流问题就就是求一个流,使得总流量达到最大,并且满足定义15中的条件(1)与(2),即 max
最大流问题 在许多实际的网络系统中都存在着流量和最大流问题。例如铁路运输系统中的车辆流，城市给排水系统的水流问题等等。 网络系统流最大流问题是图与网络流理论中十分重要的最优化问题，它对于解决生产实际问题起着十分重要的作用。 基本概念 设一个赋权有向图D=(V , A)，在V 中指定一个发点（源）vs 和一个收点（汇）vt ，且只能有一个发点vs 和一个收点vt 。（即D 中与vs 相关联的弧只能以 vs 为起点，与vt 相关联的弧只能以 vt 为终点），其他的点叫做中间点。 对于D 中的每一个弧(vi, vj)A ∈，都有一个权cij 叫做弧的容量。我们把这样的图 D 叫做一个网络系统，简称网络，记做D =(V , A, C) 。 Vs Vt 图1 图1是一个网络。每一个弧旁边的权就是对应的容量。 网络D 上的流，是指定义在弧集合A 上的一个函数f={f(vi, vj)}={fij}，f(vi,vj)=fij 叫做弧在(vi,vj)上的流量 。 Vs Vt 图2 图2中，每条弧上都有流量fij ，例如fs1=5，fs2=3，f13=2等。 容量是最大通过能力，流量是单位时间的实际通过量。显然，0≤fij≤cij 。网络系统上流的特点： (1)发点的总流出量和收点的总流入量必相等； (2)每一个中间点的流入量与流出量的代数和等于零； (3)每一个弧上的流量不能超过它的最大通过能力（即容量）。网络上的一个流f={fij}叫做可行流，如果f 满足以下条件： （1）容量条件：对于每一个弧(vi,vj)A ∈，有0≤fij≤cij 。
（2）平衡条件： 对于发点vs ，有∑f sj ?∑f js =v (f ) 对于收点vt ，有∑f tj ?∑f jt =?v (f ) 对于中间点，有∑f ij ?∑f ji =0 其中发点的总流量（或收点的总流量）v(f)叫做这个可行流的流量。 网络系统中最大流问题就是，在给定的网络上寻求一个可行流f={fij}，其流量v(f)达到最大值，即从vs 到vt 的通过量最大。 最大流问题可以通过线性规划数学模型来求解。图1的最大流问题的线性规划数学模型为 max v =f s 1+f s 2 s.t. { ∑j f ij ?∑i f ij =0 i ≠s,t 0≤f ij ≤c ij 所有弧(v i ,v j ) fs1和fs2是与起点相连的两条弧上的流量。 满足上式的约束条件的解{fij}称为可行解，在最大流问题中称为可行流。 对有多个发点和多个收点的网络，可以另外虚设一个总发点和一个总收点，并将其分别 与各发点、收点连起来，就可以转换为只含一个发点和一个收点的网络。 S T 所以一般只研究具有一个发点和一个收点的网络。 我们把fij=cij 的弧叫做饱和弧，fij
给定一个有向图D=(V,A)，在V中指定一点称为发点（记为），该点只有出发去的弧，指定另一点称为收点（记为），该点只有指向它的弧，其余的点叫做中间点。对于A中的每一条弧，对应一个数（简记），称之为弧的容量。通常我们把这样的D叫做网络，记为D=(V,A,C)。 （2）网络流：在弧集A上定义一个非负函数。是通过弧的实际流量，简记，称是网络上的流函数，简称网络流或流，称为网络流的流量。 §4 网络最大流问题 网络最大流问题是网络的另一个基本问题。 许多系统包含了流量问题。例如交通系统有车流量，金融系统有现金流，控制系统有信息流等。许多流问题主要是确定这类系统网络所能承受的最大流量以及如何达到这个最大流量。 4.1 基本概念与定理 1．1．网络与流 定义14 （1）网络： 例1如图7-20是连结某产品产地和销地的交通图。弧表示从到的运输线，弧旁的数字表示这条运输线的最大通过能力，括号内的数字表示该弧上的实际流。现要求制定一个运输方案，使从运到的产品数量最多。 可行流与最大流
在运输网络的实际问题中，我们可以看出，对于流有两个基本要求： 一是每条弧上的流量必须是非负的且不能超过该弧的最大通过能力（即该弧的容量）； 二是起点发出的流的总和（称为流量），必须等于终点接收的流的总和，且各中间点流入的流量之和必须等于从该点流出的流量之和，即流入的流量之和与流出的流量之和的差为零，也就是说各中间点只起转运作用，它既不产出新的物资，也不得截留过境的物资。 因此有下面所谓的可行流的定义。 定义14对于给定的网络D=（V,A,C）和给定的流，若满足下列条件： （1）容量限制条件：对每一条弧，有 (7.9) （2）平衡条件： 对于中间点： 流出量=流入量，即对于每一个i (i≠s,t)，有 (7.10) 对于出发带点，有 (7.11) 对于收点，有 (7.12) 则称为一个可行流，称为这个可行流的流量。 注意，我们这里所说的出发点是指只有从发出去的弧，而没有指向的弧； 收点是指只有弧指向，而没有从它的发出去的弧。
开题报告 数学与应用数学 网络最大流问题算法研究 一、综述本课题国内外研究动态, 说明选题的依据和意义 最大流问题是指在一定的条件下, 要求流过网络的物流、能量流、信息流等流量为最大的问题[2]. 最大流问题已有50多年的研究历史, 这段时期内, 人们建立了最大流问题较 为完善的理论, 同时开发了大量优秀的算法. 如Ford 和Fulkerson 增截轨算法 [3]、Dinic 阻塞流算法、Goldberg 推进和重标号算法[6]以及Goldberg 和Rao 的二分长度阻塞流算法等等, 这些经典算法及相关技术对网络最大流问题的研究起到了非常重要的推动作用. 近年来, 随着计算机科学技术和网络的快速发展, 网络最大流问题得到了更深入的研究, 并极大地推动了最大流问题的研究进展. 然而, 研究工作仍未结束: 首先, 在理论算法研究方面, 人们还没有发现最大流问题算法时间复杂度的精确下界, 更没有任何一个通用算法达到或接近问题的下界; 其次, 在算法的实际性能方面, 目前算法的实际性能也不能满足许多应用问题的要求; 同时,最大流问题作为特殊的线性规划问题, 它远比一般线性规划问题容易解决, 发现应用领域中的问题和最大流问题的联系可以使应用问题更好地得到解决. 因此, 关于网络最大流问题的研究具有十分重要的理论意义和实用价值[5]. 最早的算法是Dantzig 提出的网络单纯刑法和Ford 和Fulkerson 的增载轨算法, 他们都是伪多项式时间算法, 分别由Dinic, Edmonds 和Karp 等提出. 1973年Dinic 首次获得了时间复杂度的核心因子为nm 算法. 以后的几十年中, 最大流算法获得了很大的进展. 在最大流问题中, ()nm O 时间界是一个自然的障碍. 如果我们把一个流沿从源到汇的各个路径进行分解, 根据流分解定理, 这些包含流的路径的总长度为()nm Θ.因此, 对每次利用一条曾接轨的算法, ()nm O 时间是这类算法的下界. 尽管这个下界对使用动态树数据结构或基于预流概念的算法是不适用的, 但在很长一段时间内, ()nm O 的
网络最大流问题
给定一个有向图D=(V,A)，在V中指定一点称为发点（记为），该点只有出发去的弧，指定另一点称为收点（记为），该点只有指向它的弧，其余的点叫做中间点。对于A中的每一条弧，对应一个数（简记），称之为弧的容量。通常我们把这样的D叫做网络，记为D=(V,A,C)。 （2）网络流：在弧集A上定义一个非负函数。是通过弧的实际流量，简记，称是网络上的流函数，简称网络流或流，称为网络流的流量。 §4 网络最大流问题 网络最大流问题是网络的另一个基本问题。 许多系统包含了流量问题。例如交通系统有车流量，金融系统有现金流，控制系统有信息流等。许多流问题主要是确定这类系统网络所能承受的最大流量以及如何达到这个最大流量。 4.1 基本概念与定理 1．1．网络与流 定义14 （1）网络： 例1如图7-20是连结某产品产地和销地的交通图。弧表示从到的运输线，弧旁的数字表示这条运输线的最大通过能力，括号内的数字表示该弧上的实际流。现要求制定一个运输方案，使从运到的 产品数量最多。 可行流与最大流
在运输网络的实际问题中，我们可以看出，对于流有两个基本要求： 一是每条弧上的流量必须是非负的且不能超过该弧的最大通过能力（即该弧的容量）； 二是起点发出的流的总和（称为流量），必须等于终点接收的流的总和，且各中间点流入的流量之和必须等于从该点流出的流量之和，即流入的流量之和与流出的流量之和的差为零，也就是说各中间点只起转运作用，它既不产出新的物资，也不得截留过境的物资。 因此有下面所谓的可行流的定义。 定义14对于给定的网络D=（V,A,C）和给定的流，若满足下列条件： （1）容量限制条件：对每一条弧，有 (7.9) （2）平衡条件： 对于中间点： 流出量=流入量，即对于每一个i (i≠s,t)，有 (7.10) 对于出发带点，有 (7.11) 对于收点，有 (7.12) 则称为一个可行流，称为这个可行流的流量。
文献综述 数学与应用数学 网络最大流问题算法研究 最大流问题是指在一定的条件下,要求流过网络的物流、能量流、信息流等流量为最大的问题[2].最大流问题已有50多年的研究历史,这段时期内,人们建立了最大流问题较为完善的理论,同时开发了大量的算法.如Ford和Fulkerson增截轨算法、Dinic阻塞流算法、Goldberg推进和重标号算法[6]以及Goldberg和Rao的二分长度阻塞流算法等等,这些经典算法及相关技术对网络最大流问题的研究起到了非常重要的推动作用.近年来,随着计算机科学技术和网络的快速发展,网络最大流问题得到了更深入的研究,并极大地推动了最大流问题的研究进展.然而,研究工作仍未结束:首先,在理论算法研究方面,人们还没有发现最大流问题算法时间复杂度的精确下界,更没有任何一个通用算法达到或接近问题的下界; 其次,在算法的实际性能方面,目前算法的实际性能也不能满足许多应用问题的要求; 同时,最大流问题作为特殊的线性规划问题, 它远比一般线性规划问题容易解决,发现应用领域中的问题和最大流问题的联系可以使应用问题更好地得到解决.因此,关于网络最大流问题的研究具有十分重要的理论意义和实用价值[5]. 最早的算法是Dantzig[6]提出的网络单纯刑法和Ford和Fulkerson的增载轨算法, 他们都是伪多项式时间算法,分别由Dinic、Edmonds和Karp等提出.1973年Dinic首 次获得了时间复杂度的核心因子为nm算法.以后的几十年中,最大流算法获得了很 大的进展. 本文主要介绍的是网络最大流的几种主要算法,其中重点介绍了标号算法的详细 过程,其后给出了其在实际中的应用实例,后面介绍了现有的几种主要算法,虽然没 有给出具体的程序,但本文目的主要是了解最大流问题的解决思想,读者对网络流算 法有更深刻的认识,读者要想了解更多关于最大流问题的研究,详细可以参照Goldberg等人的研究成果, 这些程序在网上都可以轻松得到. 在这里就不再详细讲述. 下面简要介绍一下增载轨算法. 增载轨算法[5]: 沿剩余网络中从源到汇的有向路径推进流. 增载轨算法包括Ford
云南大学数学与统计学实验教学中心 实 验 报 告 一、实验目的 编制程序，在赋权图中找到从发点Vs 到收点Vt 的最大流，并输出最大流. 二、实验环境 VS2010（C++） 三、实验内容 P272 例14： 用标号法求图10-25所示网络的最大流，弧旁的数是()ij ij f c , 四、实验过程 A 、将上面算法编写实现运行结果如下图： 用标号法寻找网络中最大流的基本思想是寻找可增广链，使网络的流量得以增加， 直到最大为止（标号过程进行不下去，而收点vt 尚未标号，说明不存在增广路，得到最大流）。我采用的方法是从零流开始，再用标号法寻求最大流。 标号法主要分为两个步骤： (1) 标号过程 开始标号，初始化结点的结构体数组，然后标记vs 为标号点并进行检查，此时 其余都是未标号的点。然后找到与vs 有边相连的结点，标记那些点为标号而未检查的点。取一个标号而未检查(Tag=marking)的点vi ，对于一切未标号(Tag=n_mark) 的点vj ： A)．对于弧(vi ，vj)，若fij
到一条从vi到vt的增广路径p，转入调整过程。 若所有标号都已检查过去，而标号过程进行不下去时，则算法结束，这时的可行流就是最大流。 (2) 调整过程 从vt点开始，通过每个点的第一个标号，反向追踪(根据结点的From信息)，可找出增广路P。直到vs为止。这时整个增广路径就找到了。在上述找增广路径的同时计算调整值：min{min(cij-fij)，min（fij）} a、初始化结果： 输入的结果为红色字体 b、初始化后的到结果： 红框中得到的图的关系与课本例题中的一样！所以创建图形正确！ c、最后得到的结果：