一种通信网络中最小割的加速方法

本发明涉及一种通信网络中最小割的加速方法，属于计算机数据处理。

背景技术：

1、通信网络的最优路径可转换成最小割问题，作为图论中的一个基本问题，最小割问题及其相关方法在网络相关研究中有着广泛的应用，如最新的通信相关研究中，网络脆弱性分析，最优路由和网络服务调度。由于存在加快解决这个问题的迫切需求，导致出现大量的加速算法。

2、现有的加速方法可用于最小割问题，一种主要的加速策略是收缩图，这样收缩图中的最小割算法可以更快。预处理可以基于各种大小的子图，由于收缩这些子图可能会改变原始图中的最小割值，因此它们只能得到近似值。为了加速并获得准确的最小割值，一些方法选择收缩具有一定拓扑和容量约束的小子图，但这里的子图不具有普遍性，有一定的约束性，并且与割点高度相关，因此大多数图中的候选图很少，进而导致准确度降低。另一种策略是构建一个面向最小割(最大流)的图(树)结构，它可以帮助快速找到节点对之间的最小割值，但时间复杂度可能非常高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种通信网络中最小割的加速方法，以解决目前计算最小割加速过程中存在的时间复杂高、准确性低的问题。

2、本发明为解决上述技术问题而提供一种通信网络中最小割的加速方法，该方法包括以下步骤：

3、1)基于通信网络中的网络节点和节点之间的通信链路将通信网络转换成无向图；

4、2)对得到的无向图进行深度优先遍历，确定具有小切割值的修剪深度优先遍历树，获得具有边集的最小割值；修剪深度优先遍历树是通过在深度优先遍历树中删除相应的节点，使修剪后的深度优先遍历树的割小于修剪前得到的；

5、3)将固定长度的线段作为一个整体进行搜索，根据获取的具有边集的最小割值确定无向图中固定长度线段中节点的修剪深度优先遍历树的最小割值；

6、4)利用得到的固定长度路径中节点的修剪深度优先遍历树的最小割值确定任意节点对的最小割。

7、本发明采用深度优先遍历树与割集之间的映射，即深度优先遍历树的边界边自然形成给定图的割集，通过枚举具有小切割值的遍历树，可以有效地获得具有边集的最小割值。其加速过程与任何子图无关，该方法不依赖于任何局部或全局拓扑，没有局限性，能够兼顾时间复杂度和准确度。

8、进一步地，从任意节点对中选取深度较大的节点作为第一节点，另一节点作为第二节点找到第一节点所在段的段头节点，将第一节点和段头节点的最小割中较小值作为当前的最小割，并将第一节点更新为段头节点，重新确定第一节点的段头节点，直至找到的段头节点的深度不大于第二节点的深度；

9、利用更新后的第一节点做为两段的分离点，通过步骤3)的确定每段的最小割值，利用段的最小割作为当前的最小割，根据当前的最小割确定该任意节点对的最小割。

10、进一步地，段头节点的深度不大于第二节点的深度包括有：第二节点位于段头节点上方的段内以及第二节点不在段头节点上方的段内；

11、当第二节点位于段头节点上方的段内时，开始逐节点检查，直到找到节点对的共同祖先节点，将最新更新的第一节点到第二节点路径上每个节点的修剪深度优先遍历树的最小割和当前的最小割比较，两者的较小值作为该节点对的最小割；

12、当第二节点不在段头节点上方的段内时，将当前的第一节点更新为段头节点进行检查，直至第二节点和最新更新的第一节点的段头是同一个节点，则开始逐节点检查，将最新更新的第一节点到第二节点路径上每个节点的修剪深度优先遍历树的最小割和当前的最小割比较，两者的较小值作为该节点对的最小割。

13、进一步地，所述步骤2)在进行修剪过程按照边的权重检查当前节点的邻居节点，边的权重采用两种分配权重的模式，模式一是用边容量进行权重分配，模式二是用历史遍历结果中边所属的最小割值进行权重分配。

技术特征：

1.一种通信网络中最小割的加速方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的通信网络中最小割的加速方法，其特征在于，所述步骤4)的确定过程如下：

3.根据权利要求2所述的通信网络中最小割的加速方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的通信网络中最小割的加速方法，其特征在于，所述步骤2)在进行修剪过程按照边的权重检查当前节点的邻居节点，边的权重采用两种分配权重的模式，模式一是用边容量进行权重分配，模式二是用历史遍历结果中边所属的最小割值进行权重分配。

技术总结
本发明涉及一种通信网络中最小割的加速方法，属于计算机数据处理技术领域。本发明首先将通信网络转换成相应的无向图，对得到的无向图进行深度优先遍历，通过修剪深度优先遍历树获得具有边集的最小割值；再将固定长度的线段作为一个整体进行搜索，根据获取的具有边集的最小割值确定无向图中固定长度线段中节点的修剪深度优先遍历树的最小割值；最后利用得到的固定长度路径中节点的修剪深度优先遍历树的最小割值确定任意节点对的最小割。本发明采用深度优先遍历树与割集之间的映射，通过枚举具有小切割值的遍历树，可以有效地获得具有边集的最小割值。其加速过程与任何子图无关，该方法不依赖于任何局部或全局拓扑，能够兼顾时间复杂度和准确度。

技术研发人员：魏蔚,胡秋媛,张庆辉,吕磊,曹鹤玲
受保护的技术使用者：河南工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7