基于节点重要度的斯坦纳树构造(专利GAI22CN4390)

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嘟嘟瑞 发表于 2023/07/13 16:49:22 2023/07/13
【摘要】 要把邻接边的组合优化能力尽早的考虑,尽可能的保留邻接边的组合信息,保证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。

      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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