[发明专利]一种基于最小生成树的最佳交换边查找方法有效

专利信息
申请号: 201610286714.2 申请日: 2016-04-29
公开(公告)号: CN105978711B 公开(公告)日: 2019-04-19
发明(设计)人: 王宇虹;陈志;岳文静;陈雨诗;卜杰;田思明;龚凯;杨天明 申请(专利权)人: 南京邮电大学
主分类号: H04L12/24 分类号: H04L12/24;G06F16/22
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 叶连生
地址: 210023 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要: 发明给出一种基于最小生成树的最佳交换边查找方法,该方法将最佳交换边查找问题定义成图模型,从全局角度求解失效边对应的最佳交换边,通过分布式算法等策略获取可行解空间。本发明能够形成解决全局情况下图模型中失效边对应的最佳交换边查找方案,使得图模型中的最佳交换边求解问题在解决过程中在时间和空间复杂度上得到优化,并能够避免早熟收敛。本发明要解决的最佳交换边查找问题是指给定一个通信网络,该网络中的最小生成树上的某条边失效,造成暂时的通信故障,运用分布式算法在该网络中查找一个最佳交换边,替换该失效边,使得通信尽可能保持畅通,并且能够达到诸如通信网络恢复损耗最少、最小生成树的直径尽可能小等目的。
搜索关键词: 一种 基于 最小 生成 最佳 交换 查找 方法
【主权项】:
1.一种基于最小生成树的最佳交换边查找方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤1)根据用户输入的信息,构建网络中的最佳交换边查询问题的图模型G=(V,E),所述V是节点集,E是边集,n=|V|,m=|E|,n是指该图模型中的节点数,m是指该图模型G=(V,E)中的边数;步骤2)采用分布式算法,获得通信网络中的最佳交换边查找问题在图模型G=(V,E)上的解空间;其中,所述步骤1)具体步骤如下:步骤11)用户输入包含一组节点集、边集、最小生成树以及一条失效边,所述用户输入的节点集记为V={d1,d2,d3,…,dn},边集记为E={e1,e2,e3,…,em},n=|V|,m=|E|,每条边e对应一个非负长度l(y),路径P=<d1,d2,d3,…,dr>表示由节点d1,d2,d3,…,dr构成的一条路径,|P|表示这条路径的长度,即所有边的长度之和,最小生成树记为T,所述n是指节点集中的节点数;所述m是指边集中的边数;步骤12)将节点集V={d1,d2,d3,…,dn}中所有节点看作图模型G=(V,E)中的节点;步骤13)将节点u和节点v之间的路径看作图模型G=(V,E)两节点之间的弧,两节点之间的距离d(u,v)作为节点u和节点v之间弧的权值,所述d(u,v)为图模型G=(V,E)中节点u和节点v最短路的权值;步骤14)给定最小生成树T=(V,E(T)),定义D=<d1,d2,d3,…,dk>,|D|为最小生成树T=(V,E(T))的直径,即T中的最长路径长度,定义D的中心节点dc,定义DL=<d1,d2,d3…dc>,定义DR=<dc,dc+1,dc+2…dk>,上述节点满足:|DL|≥|DR|,所述D是指在最小生成树中由节点d1,d2,d3,…,dk构成的一条路径,所述DL是指在最小生成树中由节点d1,d2,d3,…,dc构一条路径,所述DR是指在最小生成树中由节点dc,dc+1,dc+2,…,dk构一条路径,所述|DL|是指路径DL的直径,所述|DR|是指路径DR的直径;步骤15)令dc作为最小生成树T=(V,E(T))的中心,对于每个节点x∈V且x≠dc,定义节点x的父节点p(x),定义节点x的孩子节点集C(x),定义Tx=(V(Tx),E(Tx))表示以节点x为根节点的最小生成树T的一棵子树,定义VL表示以节点dc‑1为根节点的子树,定义VR表示以节点dc+1为根节点的子树,定义Vc表示除VL、VR外其他的所有节点;步骤16)用户输入失效边e′=(x′,p(x′))之后,最小生成树T=(V,E(T))分成了两棵子树Tx′和T\Tx′,所述T\Tx′不包括节点x′,所述T\Tx′是指由节点集V(T)/V(Tx′)和边集E(T)/E(Tx′)/{(x′,p(x′))}构成的图,任务是针对失效边e′=(x′,p(x′))找到一条边f,用以替代这条失效边,所述f是E\E(T)中任何一条能使两棵子树Tx′和T\Tx′重新连接在一起的边,称之为交换边,定义S(e′)表示边e′对应的交换边构成的集合,对于失效边e′=(x′,p(x′))来说,一条最佳交换边f′∈S(e′),是指加入该交换边后能使新产生的最小生成树的|D(Te′/f′)|最小,所述e′=(x′,f(x′))表示给定的失效边,f′=(z,z′)表示一条交换边,所述z是指在Tx中的一个节点;所述z′是指在T\Tx中的一个节点。
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