哈工大考研管理运筹学第六章(二)树和最小支撑树
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关系范式最小支撑一、关系范式的概念与作用关系范式(Relational Schema)是一种用于描述实体及其之间关系的数据模型,它是关系型数据库的基础。
关系范式通过表格来表示实体和实体之间的关系,表格中的行表示实体实例,列表示实体的属性。
关系范式有助于我们更好地组织和存储数据,以便在进行查询和分析时能够更加高效地利用数据。
二、最小支撑树的概念与作用最小支撑树(Minimum Spanning Tree,简称MST)是一种图论中的算法,用于在一个加权连通图中找到一棵包含所有顶点且边权值之和最小的生成树。
最小支撑树在许多实际应用场景中具有重要作用,如网络通信、运筹学、地理信息系统等。
三、关系范式最小支撑的应用场景关系范式最小支撑(Relational Schema Minimum Spanning Tree,简称RS-MST)是将最小支撑树的概念应用于关系范式中,用以表示实体及其关系的最小支撑树。
在实际应用中,关系范式最小支撑可以帮助我们找到一个关系模型中的最小覆盖集,从而实现对数据的高效查询和分析。
四、关系范式最小支撑的算法实现与优化1.基于贪心算法的实现:首先为关系范式中的每个实体创建一个候选集合,然后遍历实体之间的关系,对于每一条关系,从候选集合中选择一个最小权值的关系加入结果树。
重复此过程,直到所有实体都被包含在结果树中。
2.基于A* 算法的优化:在贪心算法的基础上,引入启发式函数和open列表、closed 列表来提高算法的搜索效率。
3.并行与分布式计算:利用多核处理器和分布式系统,同时对多个关系范式最小支撑任务进行计算,以提高计算效率。
五、案例分析与实践应用1.电商平台:利用关系范式最小支撑分析用户在平台上的购物行为,找到用户群体的核心需求,为企业制定营销策略提供数据支持。
2.社交网络:分析用户之间的关系,找到用户群体的兴趣点和热点话题,为推荐系统和内容运营提供数据支持。
3.物流领域:基于关系范式最小支撑分析物流网络中的运输路径,优化配送方案,降低运输成本。
运筹学最小支撑树最小支撑树,光听名字就有点让人摸不着头脑,是吧?别急,我来给你慢慢捋捋,保证你能轻松明白!我们得搞清楚“支撑树”这个概念。
你想象一下,假如你要把一张纸折成一棵树,折叠的过程中,每一根枝条都得接到一根主干上,不然它根本撑不起来,对吧?支撑树,就是这么个意思。
简单来说,最小支撑树就是在一个连接点(比如城市、地方,或者任何一个节点)的网络中,挑选出最少的线路或“支撑”,来保证所有的点都能互相联系到。
就是说,怎么连起来最省事、最省钱。
听起来是不是就有点意思了?咱们都知道,社会上各种事情都离不开网络,无论是电力、通讯、还是交通,基本上都离不开这种“连接”。
有个例子更直观:假如你是一个电力公司的人,你要把电从发电厂送到各个城市,路上会有各种电线杆、变电站,这些就是连接点。
而最小支撑树的意思就是,你得尽量用最少的电线杆,最少的变电站,保证所有地方都能接上电,不然你还得多花不少钱,谁能愿意花那份冤枉钱呢?所以,最小支撑树就是你得用最少的资源完成最大范围的连接,明白了吧?这个问题,一开始看上去挺简单,但要是真钻进去,还是挺考验脑袋的。
咋说呢?你要把所有节点都连接起来,要求总的“成本”最小。
这个“成本”一般来说是指连接各个点之间的距离、时间,或者其他类似的东西。
可以是最短的路线,最少的材料,或者是最少的花费。
反正,什么都得往省钱、省力上走。
像咱们生活中常见的公交系统就有点这意思:你得设定公交路线,哪条线路不光要连接到所有地方,还得尽量绕远少走,让乘客少花时间,成本也低。
这样一来,大家都高兴,车主也不至于亏得一塌糊涂。
好啦,讲到这,大家可能会想:这玩意儿到底怎么做呢?说实话,最小支撑树的解决方法可不简单。
它跟咱们平时选快餐店一样,挑最合适的,关键是怎么从一堆选择中挑出最少、最优的那个路线来。
这里面有个名叫“普里姆算法”的套路,听起来可能有点高大上,其实它就是一步步挑选最合适的“边”(也就是连接点之间的线路)。
最小支撑树算法及应用摘 要 求解最小支撑树通常采用破圈法和避圈法,其基本原理是使其成为权数之和为最小的连通图。
根据此原理,引出两种新的算法,称 为"最小权数保留法"和"最大权数去除法. 利用最小支撑树合理地进行电网规划可以获得巨大的社会效益和经济效益。
论文针对电网规划的特点,利用最小支撑树对电网进行优化。
关键词 最小支撑树 破圈法 避圈法1 最小支撑树的三种算法图论中的图是由点和边所构成,用以反映一些对象之间的关系。
若所有点的集合为V ,所有边的集合为E ,则图G=(V ,E )。
给图G 的每一条边加上一个非负的实数,则称图G 为赋权图。
若有图()111,G V E =,()222,G V E =,()333,G V E =,()444,G V E =,其中1234V V V V ===,{1234,,,E E E E }∈ E ,且1234,,,G G G G 为树,则1234,,,G G G G 被称为图G 的生成树。
若2G 具有最小权,则称2G 为图G 的最小支撑树。
求解最小生成树常用的方法是Krukal (避圈法)法和破圈法。
无论破圈法还是避圈法,都存在一个核心问题——图形必须正确绘制出来。
只有在正确绘制出图形的基础上才能用避圈法或破圈法得到准确的最小支撑树(kruskal )和破圈法等求解方法1.1 算法一:Kruskal 算法(也就是避圈法)算法一的中心思想是每次添加权尽可能小的边,使新的图无圈,直至得到支撑树为止该方法形象地简称为最小边加入法其步骤如下:(1)把N 内的所有的边按照权的大小由小到大排列(2)按(1)排列的次序依次检查 N 中的每一条边,如果这条边与已得到的图不产生圈,则取这一条边为所求支撑树的一部分(3)若已取到n- 1条边,算法终止 此时以V 为顶点集,以取所取的n- 1条边为边集的图即为最小支撑树例1 求图1所示网络的最小支撑树解 将各边的权按非减次序排列,得网络中的8条边的排列次序为1238e e e e ≤≤≤≤首先取权最小的两条边 1e 和2e 为所求最小支撑树 T 的两条边,然后检查边3e 由于边1e 2e 和3e 构成圈,故不取边3e 接下来考虑边4e 由于1e 2e 和4e 不构成圈,故取4e然后检查边e5 由于1e 2e 4e 和5e 不构成圈,故取5e 再看6e ,它与4e 5e 构成圈,故不取 同样地 7e , 8e 也不可取,因为7e 与2e , 4e , 5e 构成圈,而8e 与2e , 5e 构成圈 因此由1e , 2e , 4e 和5e 构成的支撑树T 为网络N 的最小支撑树(如下图所示)示1.2.算法二 (普赖姆, Prim)这是一种迭代算法,每进行一次迭代将产生组成网络 N 最小支撑树T 的一条边其做法基于下面的事实:如果我们已经知道T 中的一些边,它们的端点组成点集 S ,S 是 N 的顶点集 V 的一个子集 以 ()s Φ记一个端点在S 中 另一端点在V\S 中的所有边组成的集合 因为最小支撑树T 是N 的连通生成子图,必有边连接点集 S 和点集 V\S 内的点,这样, (S)中权最小的一条边也应该是N 的最小支撑树T 中的一条边。