时变最短路问题及其在时变最小费用流中的应用

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网络优化研究的是网络上的优化问题。它在许多重要领域都有广泛的应用,例如,交通,通信,计算机网络,能源系统等。大量文献中研究的网络优化问题都是静态的,即流经过一条弧不需要花费任何时间,并且网络的参数,例如,流经过一条弧的费用,弧的容量都是不随时间变化的。然而,现实生活中的网络本质上是时变的。在这种网络上,流经过一条弧需要花费一定的时间,网络的参数(例如,弧和顶点容量)是随时间而变化的。 本文详细地研究了时变网络上的两个优化问题。一个是时变最短路问题,即在总的传送时间小于给定的常数T下,找出从源点到其他所有点的最短路。本文研究了该问题的三种不同情形。第一种情形,假设流在除了源点外的其他任何顶点都不能等待。第二种情形,假设流在任何点都能无限制地等待。最后,考虑一般情形,假设流在每个顶点的等待时间有一个上界。对每一种情形,给出它的原规划,并相应地写出其对偶规划,提出最短路最优性条件。然后,根据最优性条件,设计出对偶算法,并分析其算法复杂性。另一个是时变最小费用流问题,即在截止时间T前,确定怎样从源点送给定数量的流到收点以致总的费用最小。本文研究了该问题的二种情形。首先,考虑零等待时间,即流在除了源点和收点外的其他任何顶点都不能等待。然后,考虑任意等待时间,即流能在任何顶点无限制的等待。同样地,对每一种情形,给出它的原规划和对偶规划,从线性规划的互不松弛定理推导出一些最优性条件。接下来,利用时变最短路的对偶算法和最优性条件,设计出伪多项式时间算法,并分析了算法复杂性。 最后,本文用一些数值的例子阐述了算法的有效性。
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