网络流
最大流最小割定理断言网络吞吐瓶颈恰为最小割,最小费用流在流中引入成本优化,与线性规划对偶理论紧密相连。
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01定义
网络流研究带容量的有向图上的流量分配。最大流最小割定理断言:从源到汇的最大流量恰等于分隔源汇的最小割容量——瓶颈与吞吐精确对偶,是线性规划对偶在组合优化中的最美化身。
02核心要点
01
定理与算法
Ford-Fulkerson 沿增广路径迭代(Edmonds-Karp 用 BFS 保证多项式时间);Dinic 分层加速;Push-Relabel 适合稠密网络。
02
对偶观点
最大流 = 最小割是线性规划强对偶的离散化身;「流守恒 + 容量上界」的对偶变量恰是割的 0-1 指示。
03
推广家族
最小费用流(容量 + 单位成本,消圈算法)、多商品流、带下界的流通——供应链、指派、运输问题尽在其中。
03关键公式
04历史沿革
Hitchcock 与 Koopmans 1940 年代研究运输问题;Ford 与 Fulkerson 1956 年证明最大流最小割定理,开创组合优化与线性规划的融合。
05应用与延伸
物流调度与运输规划、二分匹配与项目指派、图像分割(graph cuts)、棒球淘汰判定、网络带宽分配。
06交互演示
最大流:Ford-Fulkerson 增广路逐步增广:每条路径受最小剩余容量限制