Методичка: Основи поштового зв’язку

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

При цьому:


Отримані числа записані в першому рядку цієї матриці, аналогічно знайдені її інші рядки.

Кінцевий результат:

123456







1

0

1

4

6

5

3

2

1

0

3

5

4

2

3

4

3

0

2

1

3

4

6

5

2

0

1

4

5

5

4

1

1

0

3

6

3

2

3

4

3

0


Як правило, кількість ітерацій відповідає кількості вершин графа мережі поштового зв’язку.

2.2 Визначення максимального потоку в мережах поштового зв’язку

Поштовий потік - число поштових відправлень одного виду, які слідують в певному напрямку.

Характерними властивостями поштових потоків є їх нерівномірність у часі та по напрямкам.

Причини нерівномірності поштових потоків:

- нерівномірність прийому кореспонденції від населення та підприємств по годинах в добі;

- нерівномірність в русі магістрального та місцевого транспорту;

нерівномірність надходження періодичних видань по годинах в добі та тижням місяця;

- сезонні коливання попиту на послуги поштового зв’язку (різні товари і продукти, святкові потоки).

Розглянемо алгоритм визначення максимального потоку в мережі поштового зв’язку.

Для знаходження максимального потоку в мережах поштового зв’язку прийнято використовувати методи теорії графів. В цьому випадку мережа поштового зв’язку представляється у вигляді графа вершинам якого відповідають відділення поштового зв’язку, а ребрам - пропускна здатність шляхів між вершинами графу (найчастіше - вантажопідйомність транспортних засобів, що використовуються для перевезення поштових відправлень).

Кожній дузі графа (х,у) протиставимо число f(x,y), яке називається пропускною здатністю. Виділимо виток s і стік t. Функція φ(х,у) має назву потоку на графі, якщо вона відповідає наступним умовам:

. φ(х,у)≥0

. Для будь-якої вершини х, що не є витоком або стоком, сумарний вхідний потік дорівнює сумарному вихідному потоку, тобто:

. φ(х, у)≤ f(x, y).

Величиною потоку називається сума потоків за всіма дугами, що виходять з витоку s, або:

Теорема про максимальний потік формулюється так:

для заданої мережі максимальна величина потоку дорівнює мінімальній пропускній здатності перерізу.

Приклад визначення максимального потоку в мережі поштового зв’язку.

Розглянемо граф G(X,Y), вершини якого відповідають вузлам мережі перевезень пошти, ребра - поштовим маршрутам, що з’єднують вузли мережі, а ваги ребер - їх пропускним здатностям.

Рис.1 Приклад графа мережі поштового зв'язку

Пропускна здатність ребра дорівнює сумі пропускних здатностей (вантажопідйомності) транспортних одиниць усіх поштових маршрутів, що прямують по зазначеному ребру.

У мережі поштового зв'язку, яку відображає граф, для перевезень пошти використовуються маршрути:

М1: 1 - 2 - 3 - 4 - 5; М2: 5 - 4 - 3 - 2 - 1, пропускна здатність R(М1)=R(М2)=1

М3: 1 - 4; М4: 4 - 1, пропускна здатність R(М3)=R(М4)=5

М5: 2 - 3 - 5; М6: 5 - 3 - 2, пропускна здатність R(М5)=R(М6)=3

М7: 3 - 5; М8: 5 - 3, пропускна здатність R(М7)=R(М8)=3

Загальний вигляд матриці пропускних здатностей ребер граф

Вершина

1

2

3

4

5

1

Р(1,1)

Р(1,2)

Р(1,3)

Р(1,4)

Р(1,5)

2

Р(2,1)

Р(2,2)

Р(2,3)

Р(2,4)

Р(2,5)

3

Р(3,1)

Р(3,2)

Р(3,3)

Р(3,4)

Р(3,5)

4

Р(4,1)

Р(4,2)

Р(4,3)

Р(4,4)

Р(4,5)

5

Р(5,1)

Р(5,2)

Р(5,3)

Р(5,4)

Р(5,5)


Матриця пропускних здатностей ребер графа рис.2

Вершина

1

2

3

4

5

1

-

1

0

5

0

2

1

-

4

0

0

3

0

4

-

1

6

4

5

0

1

-

1

5

0

0

6

1

-


Для з'ясування значень максимальних потоків між вузлами мережі перевезень пошти використовуються значення перетинів (перерізів) графа.

Перетином (перерізом) зв'язного графа G(X, Y) називається не надмірна множина його дуг (ребер), вилучення яких розділяє зазначений граф на два незв'язаних між собою підграфа G1(X1, Y1) і G2(X2, Y2) .

Пропускна здатність перерізу дорівнює сумі пропускних здатностей дуг (ребер), що його створюють.

Відповідно до однієї з основних теорем теорії графів величина максимального потоку між вершинами і та j графа дорівнює мінімальній величині пропускної спроможності перетину, що розділяє зазначені вершини.

Розглядаючи послідовно всі перетини, що розділяють вершини і та j, можна визначити з них те, яке має мінімальну пропускну спроможність, і, тим самим, визначити величину максимального потоку між зазначеними вершинами.

Будемо вважати, що кожен перетин заданий n-розрядним двійковим кодом, в якому вершинам-витокам відповідають одиниці, а вершинам-стокам - нулі. Наприклад, перетин, що розділяє вершини 1, 3, 5 і 2, 4 має код 10101.

Оскільки загальне число n-розрядних двійкових кодів складає 2n, а коди 00 … 0 і 11 … 1 не є кодами перетинів, існує 2n - 2 перетинів орієнтованого і 2n-1 - 1 перетинів неорієнтованого графа. Таким чином, послідовність кодів перетинів відповідає послідовності звичайних двійкових кодів.

Крок 1 R (00001)=(11110)=

Крок 2 R (00010)=(11101)=

Крок 3 R (00011)=(11100)=

Крок 4 R (00100)=(11011)=

Крок 5 R (00101)=(11010)=

Крок 6 R (00110)=(11001)=

Крок 7 R (00111)=(11000)=

Крок 8 R (01000)=(10111)=

Крок 9 R (01001)=(10110)=

Крок 10 R (01010)=(10101)=

Крок 11 R (01011)=(10100)=

Крок 12 R (01100)=(10011)=

Крок 13 R (01101)=(10010)=

Крок 15 R (01111)=(10000)=

Початкові величини максимальних потоків між усіма парами вершин графа подаються у вигляді матриці і приймаються необмеженими.

Створюється код чергового перетину і обчислюється величина його пропускної здатності, яка порівнюється з раніше отриманими величинами всіх потоків, що розділяються зазначеним перетином.

Якщо обчислена величина пропускної здатності перетину менше, ніж величина відповідного потоку, остання замінюється першою.

Після розглядання всіх перетинів графа автоматично створюється матриця величин максимальних потоків між усіма парами вершин графа, тобто, між усіма парами вузлів мережі перевезень пошти.

Приклад

Крок 0: початковий


Крок 1: R(00001) = R(11110) = 7

Вершина

1

2

3

4

5


Вершина

1

2

3

4

5

1

-

999

999

999

999


1

-

999

999

999

7

2

999

-

999

999

999


2

999

-

999

999

7

3

999

999

-

999

999


3

999

999

-

999

7

4

999

999

999

-

999


4

999

999

999

-

7

5

999

999

999

999

-


5

7

7

7

7

-

поштовий зв'язок мережа перевезення

Крок 5: R(00101) = R(11010) = 6


Крок 8: R(01000) = R(10111) = 5

Вершина

1

2

3

4

5


Вершина

1

2

3

4

5

1

-

999

6

7

6


1

-

5

6

7

6

2

999

-

6

7

6


2

5

-

5

5

5

3

6

6

-

6

7


3

6

5

-

6

7

4

7

7

6

-

6


4

7

5

6

-

6

5

6

6

7

6

-


5

6

5

7

6

-


Крок 13: R(01101) = R(10010) = 3


Крок 15: R(01111) = R(10000) = 6

Вершина

1

2

3

4

5


Вершина

1

2

3

4

5

1

-

3

3

7

3


1

-

3

3

6

3

2

3

-

5

3

5


2

3

-

5

3

5

3

3

5

-

3

7


3

3

5

-

3

7

4

7

3

3

-

3


4

6

3

3

-

3

5

3

5

7

3

-


5

3

5

7

3

-


При визначенні шляхів передачі максимальних потоків між вузлами мережі перевезень пошти потрібно враховувати, що наявність прямого маршруту між вузлами і та j не означає його обов'язкового використання.

Так, у відповідності до розглянутого прикладу, максимальний потік між вузлами 1 і 5 становить 3. У перетин з мінімальною пропускною здатністю, що розділяє вузли 1 і 5, входять ребра (1,2), (3,4), (4,5).

Якщо для передачі максимального потоку використати прямий маршрут М1: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 із пропускною здатністю 1, він займе всі зазначені ребра і, тим самим, перекриє інші шляхи його передачі.

Передача максимального потоку буде забезпечена, якщо для цього використати комбіновані маршрути: М1, М5: 1 - 2 - 3 - 5 з пропускною здатністю1; М3, М2, М5: 1 - 4 - 3 - 5 з пропускною здатністю 1; М3, М1 1 - 4 - 5 з пропускною здатністю 1.

2.3 Варіанти виконання розрахунково-графічної роботи

) використовуючи алгоритм Флойда, визначити найкоротші маршрути між вузлами перевезень пошти, якщо відомі місця розташування вузлів поштового зв’язку та відстані між ними;

) визначити максимальний потік в мережі поштового зв’язку, якщо відома структура мережі та максимальна пропускна здатність шляхів, що існують між відділеннями поштового зв’язку;

) на основі аналізу найкоротших маршрутів та шляхів із максимальними потоками поштових відправлень між вузлами перевезень пошти скласти оптимальний маршруту перевезень поштових відправлень від вихідного пункту маршруту (у відповідності до завдання) до найбільш віддаленого відділення поштового зв’язку (найбільш віддаленого за кількістю проміжних вузлів та відстанню). План повинен містити мінімальну кількість транзитних вузлів (алгоритм Літла).

Таблиця 1. Вихідні дані для виконання розрахунково-графічної роботи

№ варіанта

Вихідний пункт маршруту

Міста призначення

Існуючий зв'язок між містами (автомобільні дороги)

Відстань, км

Пропускна здатність, ПВ

1

Вінниця

Рівно Львів Хмельницький Івано-Франківськ Житомир

Вінниця - Рівно

311

934




Вінниця - Львів

360

1021




Вінниця - Хмельницький

120

782




Вінниця - Івано-Франківськ

366

340




Рівно-Львів

232

354




Львів - Івано-Франківськ

135

762




Івано-Франківськ - Хмельницький

246

786




Житомир - Хмельницький

185

882




Житомир - Рівно

187

763

2

Дніпропетровськ

Донецьк Луганськ Полтава Харків Черкаси

Дніпропетровськ - Донецьк

252

456




Дніпропетровськ - Полтава

196

867




Дніпропетровськ - Харків

213

1298




Полтава - Харків

141

439




Донецьк - Луганськ

148

908




Луганськ - Харків

333

654




Донецьк - Харків

335

378




Черкаси - Полтава

279

532




Черкаси - Дніпропетровськ

324

801

3

Донецьк

Дніпропетровськ Луганськ Запоріжжя Харків Донецьк

Донецьк - Дніпропетровськ

252

1420




Донецьк - Луганськ

148

1145




Донецьк - Запоріжжя

217

600




Донецьк - Харків

335

927




Дніпропетровськ - Запоріжжя

81

230




Харків - Луганськ

333

400




Дніпропетровськ - Харків

213

345




Донецьк - Харків

335

622




Донецьк - Луганськ

148

367

4

Житомир

Київ Рівно Луцьк Хмельницький Тернопіль

Житомир - Київ

131

1420




Житомир - Луцьк

257

1145




Житомир - Рівно

187

600




Житомир - Хмельницький

185

657




Луцьк - Хмельницький

439




Хмельницький - Рівно

193

908




Тернопіль - Хмельницький

112

522




Тернопіль - Житомир

298

568

5

Запоріжжя

Кіровоград Миколаїв Одеса Дніпропетровськ Херсон

Запоріжжя - Кіровоград

303

654




Запоріжжя - Миколаїв

377

439




Запоріжжя - Дніпропетровськ

81

908




Дніпропетровськ - Кіровоград

294

763




Миколаїв - Одеса

120

481




Кіровоград - Одеса

294

935




Кіровоград - Миколаїв

174

576




Херсон - Одеса

171

621




Херсон - Миколаїв

51

590

6

Івано-Франківськ

Львів Ужгород Чернівці Луцьк Тернопіль

Івано-Франківськ - Львів

135

563




Івано-Франківськ - Ужгород

280

783




Івано-Франківськ - Чернівці

143

492




Івано-Франківськ - Луцьк

328

603




Львів - Ужгород

261

570




Львів - Луцьк

152

820




Ужгород - Чернівці

444

517




Тернопіль - Івано-Франківськ

134

801




Тернопіль - Львів

128

900

7

Кіровоград

Полтава Черкаси Дніпропетровськ Харків Чернігів

Кіровоград - Полтава

246

63




Кіровоград - Черкаси

126

589




Кіровоград - Дніпропетровськ

294

902




Полтава - Харків

141

790




Полтава - Черкаси

279

469




Полтава - Дніпропетровськ

196

903




Харків - Дніпропетровськ

213

590




Чернігів - Полтава

477

578




Чернігів - Черкаси

330

890

8

Луганськ

Донецьк Харків Запоріжжя Кіровоград Полтава

Луганськ - Донецьк

148

354




Луганськ - Харків

333

762




Луганськ - Запоріжжя

365

786




Запоріжжя - Кіровоград

303

456




Кіровоград - Харків

387

867




Харків - Запоріжжя

287

1298




Донецьк - Запоріжжя

217

439




Полтава - Харків

141

555




Полтава - Кіровоград

246

721

9

Луцьк

Львів Івано-Франківськ Рівно Тернопіль Ужгород

Луцьк - Львів

152

908




Луцьк - Рівно

70

654




Луцьк - Тернопіль

159

477




Тернопіль - Рівно

162

608




Івано-Франківськ - Тернопіль

134

335




Тернопіль - Львів

128

337




Івано-Франківськ - Львів

135

727




Ужгород - Львів

261

441




Ужгород - Івано-Франківськ

280

678

10

Львів

Луцьк Ужгород Тернопіль Хмельницький Івано-Франківськ

Львів - Луцьк

152

477




Львів - Ужгород

261

934




Львів - Тернопіль

128

1021




Тернопіль - Хмельницький

112

782




Луцьк - Тернопіль

159

340




Ужгород - Тернопіль

338

354




Івано-Франківськ - Львів

135

563




Івано-Франківськ - Хмельницький

246

620

11

Миколаїв

Одеса Херсон Кіровоград Полтава Запоріжжя

Миколаїв - Одеса

120

789




Миколаїв - Херсон

51

477




Миколаїв - Кіровоград

174

608




Миколаїв - Полтава

420

335




Кіровоград - Полтава

246

337




Одеса - Кіровоград

294

727




Запоріжжя - Миколаїв

377

811




Запоріжжя - Херсон

297

550

12

Одеса

Херсон Миколаїв Вінниця Житомир Кіровоград

Одеса - Миколаїв

120

477




Одеса - Вінниця

428

608




Одеса - Житомир

557

658




Вінниця - Житомир

125

869




Херсон - Миколаїв

51

934




Миколаїв - Житомир

677

1021




Миколаїв - Вінниця

471

782




Кіровоград - Вінниця

316

987




Кіровоград - Миколаїв

174

478

13

Суми

Чернігів Київ Полтава Житомир Черкаси

Суми - Чернігів

350

658




Суми - Київ

346

847




Суми - Полтава

261

354




Київ - Житомир

131

762




Київ - Полтава

337

786




Чернігів - Полтава

477

456




Київ - Чернігів

149

867




Черкаси - Полтава

279

547




Черкаси - Київ

190

847

14

Тернопіль

Хмельницький Житомир Вінниця Київ Рівно

Тернопіль - Хмельницький

112

1298




Тернопіль - Житомир

298

439




Тернопіль - Вінниця

232

908




Житомир - Київ

131

654




Вінниця - Житомир

125

1145




Вінниця - Київ

256

600




Вінниця - Хмельницький

120

657




Рівно - Тернопіль

162

647




Рівно - Хмельницький

193

920

15

Ужгород

Чернівці Вінниця Тернопіль Львів Луцьк

Ужгород - Чернівці

444

439




Ужгород - Вінниця

575

908




Ужгород - Львів

261

654




Вінниця - Чернівці

312

439




Тернопіль - Львів

128

758




Львів-Чернівці

278

578




Луцьк - Львів

152

720




Луцьк - Тернопіль

159

589

16

Черкаси

Київ Полтава Житомир Чернігів Вінниця

Черкаси - Київ

190

907




Черкаси - Полтава

279

680




Черкаси - Житомир

321

640




Київ - Чернігів

149

749




Полтава - Чернігів

477

289




Житомир - Київ

1145




Вінниця - Житомир

125

489




Вінниця - Київ

256

928

17

Чернігів

Київ Полтава Харків Донецьк Суми

Чернігів - Київ

149

600




Чернігів - Полтава

477

657




Чернігів - Харків

608

439




Харків - Донецьк

335

1112




Київ - Полтава

337

956




Київ - Донецьк

727

1452




Суми - Чернігів

350

478




Суми - Полтава

261

690

18

Донецьк

Дніпропетровськ Луганськ Запоріжжя Харків Донецьк

Донецьк - Дніпропетровськ

252

1420




Донецьк - Луганськ

148

439




Донецьк - Запоріжжя

217

555




Донецьк - Харків

335

907




Дніпропетровськ - Запоріжжя

81

680




Харків - Луганськ

333

400




Дніпропетровськ - Харків

213

345




Донецьк - Харків

335

622

19

Львів

Луцьк Ужгород Тернопіль Хмельницький Івано-Франківськ

Львів - Луцьк

152

477




Львів - Ужгород

261

934




Львів - Тернопіль

128

1021




Тернопіль - Хмельницький

112

782




Луцьк - Тернопіль

159

439




Ужгород - Тернопіль

338

555




Івано-Франківськ - Львів

135

907




Івано-Франківськ - Хмельницький

246

680

20

Луцьк

Львів Івано-Франківськ Рівно Тернопіль Ужгород

Луцьк - Львів

152

640




Луцьк - Рівно

70

749




Луцьк - Тернопіль

159

477




Тернопіль - Рівно

162

608




Івано-Франківськ - Тернопіль

134

335




Тернопіль - Львів

128

337




Івано-Франківськ - Львів

135

727




Ужгород - Львів

261

441

21

Одеса

Херсон Миколаїв Вінниця Житомир Кіровоград

Одеса - Миколаїв

120

477




Одеса - Вінниця

428

608




Одеса - Житомир

557

658




Вінниця - Житомир

125

439




Херсон - Миколаїв

51

555




Миколаїв - Житомир

677

907




Миколаїв - Вінниця

471

680




Кіровоград - Вінниця

316

640

22

Вінниця

Рівно Львів Хмельницький Івано-Франківськ Житомир

Вінниця - Рівно

311

749




Вінниця - Львів

360

289




Вінниця - Хмельницький

120

782




Вінниця - Івано-Франківськ

366

340




Рівно-Львів

232

439




Львів - Івано-Франківськ

135

555




Івано-Франківськ - Хмельницький

246

907




Житомир - Хмельницький

185

680

23

Донецьк

Дніпропетровськ Луганськ Запоріжжя Харків Донецьк

Донецьк - Дніпропетровськ

252

640




Донецьк - Луганськ

148

749




Донецьк - Запоріжжя

217

289




Донецьк - Харків

335

439




Дніпропетровськ - Запоріжжя

81

230




Харків - Луганськ

333

400




Дніпропетровськ - Харків

213

345




Донецьк - Харків

335

1112

24

Чернігів

Київ Полтава Харків Донецьк Суми

Чернігів - Київ

149

956




Чернігів - Полтава

477

1452




Чернігів - Харків

608

439




Харків - Донецьк

335

908




Київ - Полтава

337

654




Київ - Донецьк

727

439




Суми - Чернігів

350

758




Суми - Полтава

261

439

25

Ужгород

Чернівці Вінниця Тернопіль Львів Луцьк

Ужгород - Чернівці

444

439




Ужгород - Вінниця

575

908




Ужгород - Львів

261

654




Вінниця - Чернівці

312

439




Тернопіль - Львів

128

555




Львів-Чернівці

278

907




Луцьк - Львів

152

680




Луцьк - Тернопіль

159

640

26

Луганськ

Донецьк Харків Запоріжжя Кіровоград Полтава

Луганськ - Донецьк

148

749




Луганськ - Харків

333

289




Луганськ - Запоріжжя

365

439




Запоріжжя - Кіровоград

303

456




Кіровоград - Харків

387

867




Харків - Запоріжжя

287

1298




Донецьк - Запоріжжя

217

439




Полтава - Харків

141

555

27

Кіровоград

Полтава Черкаси Дніпропетровськ Харків Чернігів

Кіровоград - Полтава

246

907




Кіровоград - Черкаси

126

680




Кіровоград - Дніпропетровськ

294

640




Полтава - Харків

141

749




Полтава - Черкаси

279

289




Полтава - Дніпропетровськ

196

1145




Харків - Дніпропетровськ

213

489




Чернігів - Полтава

477

589

28

Черкаси

Київ Полтава Житомир Чернігів Вінниця

Черкаси - Київ

190

354




Черкаси - Полтава

279

762




Черкаси - Житомир

321

786




Київ - Чернігів

149

456




Полтава - Чернігів

477

867




Житомир - Київ

131

1298




Вінниця - Житомир

125

439




Вінниця - Київ

256

555

Источник: https://www.bibliofond.ru/detail.aspx?id=802703