数据结构 图之关键路径

关键路径

简单有向图.png

网络

AOV网络:有向图,用顶点表示活动,用弧表示活动的先后顺序
AOE网络:有向图,用顶点表示事件,用弧表示活动,用权值表示活动消耗时间

名词解释

活动:业务逻辑中的行为,用边表示

事件:活动的结果或者触发条件

关键路径:具有最大路径长度(权重)的路径,可能不止一条


活动的两个属性

  • e(i)表示最早开始时间
  • l(i)表示最晚开始时间

事件的两个属性

  • ve(j)最早开始时间
  • vl(j)最晚开始时间

在下面的计算过程中,就可以理解这些属性的概念了


计算关键路径的过程

原理:

  1. 先求出每个顶点的ve和vl值
  2. 通过这两个值就可以求出每条边的e和l值。
  3. 取e(i)=l(i)的边就是关键路径上的边,关键路径不止一条
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一、求ve(i)的值

  1. 从前向后,直接前驱节点的ve值+当前节点的边的权值(有可能多条,取最大值)
  2. 第一个顶点的ve等于0
  • ve(1) = 0
  • ve(2) = ve(1) + len(a1) = 0 + 3 = 3
  • ve(3) = ve(1) + len(a3) = 0 + 2 = 2
  • ve(4) = ve(1) + len(a2) = 0 + 6 = 6
  • ve(5) = min{ve(2) + len(a4),ve(4) + len(a8)} = min{7,7} = 7
  • ve(6) = ve(3) + len(a7) = 2 + 3 = 5
  • ve(7) = min{ve(a5) + len(a9),ve(6) + len(a10)} = min{10,9} = 10

下表为各顶点(事件)的ve值:

顶点 ve(1) ve(2) ve(3) ve(4) ve(5) ve(6) ve(7)
ve(i) 0 3 2 6 7 5 10
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二、求vl(j)的值

  1. 从后向前,直接后继节点的vl值-当前节点的边的权值(有可能多条,取最小值)
  2. 终结点的vl等于它的ve
  • vl(7) = ve(7) = 10
  • vl(6) = vl(7) - len(a10) = 10 - 4 = 6
  • vl(5) = vl(7) - len(a9) = 10 - 3 = 7
  • vl(4) = vl(5) - len(a8) = 7 - 1 = 6
  • vl(3) = min{vl(6) - len(a7),vl(4) - len(a6)} = min{3,5} = 3
  • vl(2) = min{vl(5) - len(a4),vl(4) - len(a5)} = {3,4} = 3
  • vl(1) = min{vl(2) - len(a1),vl(4) - len(a2),vl(3) - len(a3)} = min{0,0,1} = 0

下表为各顶点(事件)的vl值:

顶点 vl(1) vl(2) vl(3) vl(4) vl(5) vl(6) vl(7)
vl(j) 0 3 3 6 7 6 10
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三、求e(i)的值

e(i):活动ai是由弧<vk,vj>表示,则活动的最早开始时间应该和事件vk的最早发生时间相等,因此,就有e(i)=ve(k)。即:边(活动)的最早开始时间等于它发出的顶点(事件)的的最早发生时间

参考之前的个顶点的ve和c:

顶点 ve vl
v1 0 0
v2 3 3
v3 2 3
v4 6 6
v5 7 7
v6 5 6
v7 10 10
  • e(1)、e(2)、e(3) 活动(a1、a2、a3三条边)发出的顶点为v1,时间为0
  • e(4) 即为a4这条边发出的顶点 v2的发生的时间ve(2) = 3
  • e(5) 即为a5这条边发出的顶点 v2的发生的时间ve(2) = 3
  • e(6) 即为a6这条边发出的顶点 v3的发生的时间ve(3) = 2
  • e(7) 即为a7这条边发出的顶点 v3的发生的时间ve(3) = 2
  • e(8) 即为a8这条边发出的顶点 v4的发生的时间ve(4) = 6
  • e(9) 即为a9这条边发出的顶点 v5的发生的时间ve(5) = 7
  • e(10) 即为a10这条边发出的顶点 v6的发生的时间ve(6) = 5

得出的e(i)值:

a1(3) a2(6) a3(2) a4(4) a5(2) a6(1) a7(3) a8(1) a9(3) a10(4)
e(i) 0 0 0 3 3 2 2 6 7 5
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四、求l(i)的值

l(i):活动ai是由弧<vk,vj>表示,则ai的最晚发生时间要保证vj的最迟发生时间不拖后(vj最迟发生时间为9的话,ai的最迟时间就必须是 9-活动耗时 )。因此,l(i)=vl(i)-len<vk,vj>,即:活动到达顶点的最晚发生时间减去边的权重

参考之前的个顶点的ve和c:

顶点 ve vl
v1 0 0
v2 3 3
v3 2 3
v4 6 6
v5 7 7
v6 5 6
v7 10 10

l(i) = 当前边的指向结点的最晚发生时间[vl(i)] - 当前时间(即边)所消耗的时间

  • l(1) = vl(2) - len(a1) = 3 - 3 = 0
  • l(2) = vl(4) - len(a2) = 6 - 6 = 0
  • l(3) = vl(3) - len(a3) = 3 - 2 = 1
  • l(4) = vl(5) - len(a4) = 7 - 4 = 3
  • l(5) = vl(4) - len(a5) = 6 - 2 = 4
  • l(6) = vl(4) - len(a6) = 6 - 1 = 5
  • l(7) = vl(6) - len(a7) = 6 - 3 = 3
  • l(8) = vl(5) - len(a8) = 7 - 1 = 6
  • l(9) = vl(7) - len(a9) = 10 - 3 = 7
  • l(10) = vl(7) - len(a10) = 10 - 4 = 6
a1(3) a2(6) a3(2) a4(4) a5(2) a6(1) a7(3) a8(1) a9(3) a10(4)
l(i) 0 0 1 3 4 5 3 6 7 6

五、求出关键边和关键路径

列出总表:

顶点 ve vl 活动 e l l - e 关键路径
v1 0 0 a1 0 0 0
v2 3 3 a2 0 0 0
v3 2 3 a3 0 1 1
v4 6 6 a4 3 3 0
v5 7 7 a5 3 4 1
v6 5 6 a6 2 5 3
v7 10 10 a7 2 3 1
a8 6 6 0
a9 7 7 0
a10 5 6 1

其中e(i)==l(i)的边

a1 a2 a4 a8 a9

所组成的路径即为关键路径

a1->a4->a9 和 a2->a8->a9

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