运筹学经典问题(三):最大流问题

问题描述

给定一个图网络 G = ( V , E ) G=(V, E) G=(V,E),网络中连边的权重代表最大容量,在这个图中找出从起点到终点流量最大的路径。
在这里插入图片描述

数学建模

集合:
I I I:点的集合;
E E E:边的集合。

常量:
d e d_e de:边 e e e上的最大容量;

变量:
x e x_e xe e e e这条边的流量;
f f f:最大流量。

数学模型:
m a x f s . t . ∑ e ∈ o u t ( i ) x e − ∑ e ∈ i n ( i ) x e = { f , i = s − f , i = t 0 , e l s e 0 ≤ x e ≤ d e , ∀ e ∈ E max f \\ s.t. \sum_{e\in out(i)}x_e - \sum_{e\in in(i)}x_e = \begin{cases} f, i=s\\ -f, i=t\\ 0, else \end{cases} \\ 0 \leq x_e \leq d_e,\forall e \in E maxfs.t.eout(i)xeein(i)xe= f,i=sf,i=t0,else0xedeeE

目标函数表示最大化流量;
约束表示:将网络中的节点分成了3类,源点流出-流入的流量为f,终点流出-流入的流量为-f,其它点保持流入流出平衡。此外,每条边上的流量不能超过这条边的最大容量。

问题求解

方式一:扔给求解器;

方式二:Ford-fulkerson(FFA)算法

参考资料

  1. 运筹优化常用算法、模型及案例实战:Python+Java 实现. 刘兴禄,熊望祺,臧永森,段宏达,曾文佳,陈伟坚.

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