最大流例題
最大流問題是一個在圖論中非常有名的問題,它的目標是在一個有向圖中找到一條流量最大的路徑。下面是一個簡單的例子:
給定一個有向圖,它的頂點分為源點 S 和匯點 T,以及一些中間頂點。每條邊都有一個容量,表示這條邊最多能通過的流量。最大流問題的目標是在不超過每條邊容量的前提下,從源點 S 到匯點 T 找到一條流量最大的路徑。
例如,給定以下這個有向圖:
S --(5)--> A --(2)--> B --(3)--> T
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(1)--> C --(4)--> D --(2)--> T
在這個圖中,邊上的數字表示它的容量。我們要找到從 S 到 T 的最大流量。
解決這個問題可以使用福特-弗洛森算法(Ford-Fulkerson algorithm),這個算法通過不斷地找到增廣路徑(augmenting path)來增加流。
- 初始時,所有的邊上的流量都是 0。
- 找到一條從 S 到 T 的增廣路徑。增廣路徑是一條不經過 S 或 T 的中間頂點的路徑,並且每條邊的流量都沒有達到它的容量。
- 沿著這條增廣路徑,將流量增加到邊的容量。
- 重複步驟 2 和 3,直到找不到增廣路徑為止。
對於上面的例子,我們可以這樣找到最大流:
- 初始時,所有邊的流量為 0。
- 找到一條增廣路徑 S -> A -> B -> T,增加流量直到邊的容量為止。這時流量為 5(A 到 B 的邊達到容量,其餘邊未達到容量)。
- 找不到增廣路徑,因為 S 到 T 的路徑上至少有一個邊已經達到容量。
所以,從 S 到 T 的最大流量為 5。
請注意,這個例子是一個非常簡單的情況,實際應用中可能會涉及到更大的圖和更複雜的算法。