Задача о максимальном потоке


В теории оптимизации задачи максимального потока включают поиск допустимого потока через сеть потоков , который обеспечивает максимально возможный расход.

Задачу максимального потока можно рассматривать как частный случай более сложных задач сетевого потока, таких как задача циркуляции . Максимальное значение st-потока (т. е. потока от источника s к стоку t) равно минимальной пропускной способности st-среза (т. е. среза, отделяющего s от t) в сети, как указано в max-flow min- теорема о разрезе .

Задача о максимальном потоке впервые была сформулирована в 1954 г. Т.Э. Харрисом и Ф.С. Россом как упрощенная модель советского железнодорожного движения. [1] [2] [3]

В 1955 году Лестер Р. Форд-младший и Делберт Р. Фулкерсон создали первый известный алгоритм — алгоритм Форда-Фалкерсона . [4] [5] В своей статье 1955 г. [4] Форд и Фулкерсон написали, что проблема Харриса и Росса формулируется следующим образом (см. [1] , стр. 5):

Рассмотрим железнодорожную сеть, соединяющую два города через ряд промежуточных городов, где каждому звену сети присвоен номер, представляющий его пропускную способность. Предполагая стационарное состояние, найти максимальный поток из одного заданного города в другой.

Она была поставлена ​​перед авторами весной 1955 г. Т. Е. Харрисом, который совместно с генералом Ф. С. Россом (в отставке) сформулировал упрощенную модель движения железнодорожного транспорта и выделил именно эту проблему как центральную, предложенную модель [11].


Потоковая сеть для решения задачи: каждый человек (ri) готов завести кошку (wi1) и/или собаку (wi2). Однако каждое домашнее животное (пи) предпочитает только часть людей. Найдите любое совпадение домашних животных с людьми, чтобы максимальное количество домашних животных было усыновлено одним из его предпочтительных людей.
Потоковая сеть для задачи: каждый человек (r i ) готов завести кошку (wi 1 ) и /или собаку (wi 2). Однако каждое домашнее животное (p i ) отдает предпочтение только части людей. Найдите любое совпадение домашних животных с людьми, чтобы максимальное количество домашних животных было усыновлено одним из его предпочтительных людей.
Поточная сеть с источником s и стоком t . Цифры рядом с краем - это емкости.
Рис. 4.1.1. Преобразование задачи максимального потока с несколькими источниками и множеством стоков в задачу максимального потока с одним источником и одним стоком
Рис. 4.3.1. Преобразование задачи максимального двудольного паросочетания в задачу максимального потока
Рис. 4.4.1. Преобразование задачи о максимальном потоке с ограничением мощностей вершин в исходную задачу о максимальном потоке путем разделения узлов
Построение сетевого потока для задачи исключения бейсбольного мяча
Исходное изображение размером 8x8.
Сеть построена из растрового изображения. Источник слева, сток справа. Чем темнее ребро, тем больше его емкость. a i высокий, когда пиксель зеленый, b i , когда пиксель не зеленый. Все штрафы p ij равны. [24]
Минимальный разрез отображается в сети (треугольники VS круги).