基于节点重要度的斯坦纳树构造(专利GAI22CN4390)
已有斯坦纳树构造方法大多从邻接边(路径)的权重入手,在选择邻接边构造树的过程中,才考虑邻接边的组合,使得树的代价尽量小。这种方式无法更好的发掘组合对于更优的斯坦纳树的决定性作用,使得结果不理想,或迭代过程过长。
为此,在特定类别的图中,人们把模式(如L和Z等)引入到斯坦纳树的构造中。 但是这样使得算法过于复杂,模式少使得结果不理想,模式过多搜索过程代价又会过大。不通用。
在选择边构造的过程中,才去考察组合对于树生成的决定性作用,始终是局部的优化,且过程冗长。同时,这种方式无法有效解决多目标斯坦纳树的构造。
只有在邻接边的选择之前考虑组合,才能克服以上困难,得到更优的斯坦纳树。
GAI22CN4390 在主要从两个方面解决斯坦纳树的构造:
一方面,通过统计邻接边连接T节点的能力,以降低邻接边的权重值(专利GAI22CN4676给出一种非常高效的方案);
另一方面,通过更新后的邻接边权重,计算非T节点到T节点的距离,进而计算节点的重要度,根据节点的重要度,构造斯坦纳树,这极大的简化了多目标斯坦纳树的构造。
如上图中,经过邻接边<0,3>,<1,3>,<2,3>的最短路径,通过2条路径,各连接3个T节点。如邻接边<0,3>通过路径0-3-1和0-3-2,连接节点0到1和2。取邻接边<0,3>,<1,3>,<2,3>的连接能力都为3(或2),得到更新后的图中邻接边<0,3>,<1,3>,<2,3>的权重都为2/3(或2/2)。其他邻接边权重更新为3.5/2(或3.5/1)。
在更新后权重后的图上,很容易得到连接T节点0,1,2的斯坦纳树为{{<0,3>,<1,3>,<2,3>},{0,1,2,3}},如用基于MST的方法。在多目标斯坦纳树的构造中,可根据各优化目标下的节点3到T节点的最短路径长度,计算节点的重要度(如最短路径长度的倒数和);进而根据各优化目标的所占的比重,计算所有优化目标的合成重要度;进而根据节点的重要度的大小,选择节点和邻接边构造多目标斯坦纳树。
该方法把邻接边的组合优化能力优先于树的构造考虑,尽可能的保留了邻接边的组合信息,保证了邻接边的权重,对于斯坦纳树代价的决定性在树构造中具有全局性。
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