图的应用(四)——关键路径
一、AOE网
AOE网是在 AOV网的基础上,其中每一个边都具有各自的权值,是一个有向无环网。其中权值表示活动持续的时间
如上图所示就是一个 AOE 网,例如 a1=6 表示完成 a1 活动完成需要 6 天;
AOE 网中每个顶点表示在它之前的活动已经完成,可以开始后边的活动,例如 V5 表示 a4 和 a5 活动已经完成,a7 和 a8 可以开始。
使用 AOE 网可以帮助解决这样的问题:如果将 AOE 网看做整个项目,那么完成整个项目至少需要多少时间?
解决这个问题的关键在于从 AOE 网中找到一条从起始点到结束点长度最长的路径,这样就能保证所有的活动在结束之前都能完成。
起始点是入度为 0 的点,称为“源点”;结束点是出度为 0 的点,称为“汇点”。这条最长的路径,被称为”关键路径“,关键路径上的活动称为关键活动
二、关键路径
关键路径就是求源点到汇点的最长路径
为了求出一个给定 AOE 网的关键路径,需要知道以下 4 个统计数据:
- 对于 AOE 网中的顶点有两个时间:最早发生时间(用 Ve(j) 表示)和最晚发生时间(用 Vl(j) 表示);
- 对于边来说,也有两个时间:最早开始时间(用 e(i) 表示)和最晚开始时间( l(i) 表示)。
最早发生时间Ve(j):对于 AOE 网中的任意一个顶点来说,从源点到该点的最长路径代表着该顶点的最早发生时间,通常用 Ve(j) 表示。
例如,上图中从 V1 到 V5 有两条路径,V1 作为源点开始后,a1 和 a2 同时开始活动,但由于 a1 和 a2 活动的时间长度不同,最终 V1-V3-V5 的这条路径率先完成。但是并不是说 V5 之后的活动就可以开始,而是需要等待 V1-V2-V5 这条路径也完成之后才能开始。所以对于 V5 来讲,Ve(5) = 7。
最晚发生时间Vl(j):表示在不推迟整个工期的前提下,事件 Vk 允许的最晚发生时间。
例如,上图中,在得知整个工期完成的时间是 18 天的前提下,V7 最晚要在第 16 天的时候开始,因为 a10 活动至少需要 2 天时间才能完成,如果在 V7 事件在推迟,就会拖延整个工期。所以,对于 V7 来说,它的 Vl(7)=16。
最早开始时间e(i):表示活动 ai 的最早开始时间,如果活动 ai 是由弧 <Vk,Vj> 表示的,那么活动 ai 的最早开始的时间就等于时间 Vk 的最早发生时间,也就是说:e[i] = ve[k]。
e(i)很好理解,上图中 a4 来说,如果 a4 想要开始活动,那么首先前提就是 V2 事件开始。所以 e[4]=ve[2]。
最晚开始时间l(i):表示活动 ai 的最晚开始时间,如果活动 ai 是由弧 <Vk,Vj> 表示,ai 的最晚开始时间的设定要保证 Vj 的最晚发生时间不拖后。所以,l[i]=Vl[j]-len<Vk,Vj>。
在得知以上四种统计数据后,就可以直接求得 AOE 网中关键路径上的所有的关键活动。
方法是:对于所有的边来说,如果它的最早开始时间等于最晚开始时间,称这条边所代表的活动为关键活动。由关键活动构成的路径为关键路径。
三、实现关键路径的具体过程
对上图中的 AOE 图求关键路径,首先完成 Ve(j)、Vl(j)、e(i)、l(i) 4 种统计信息的准备工作。
Ve(j),求出从源点到各顶点的最长路径长度为(长度最大的):
Vl(j),求出各顶点的最晚发生时间(从后往前推,多种情况下选择最小的):
e(i),求出各边中ai活动的最早开始时间:
l(i),求各边中ai活动的最晚开始时间(多种情况下,选择最小的):
通过对比 l(i) 和 e(i) ,其中 a1 、 a4 、 a7 、 a8 、 a10 、 a11 的值都各自相同,所以,在图 1 中的 AOE 网中有两条关键路径:
数据结构——图的复习结束,我的第一轮复习更多是以图形的方式,去记住一些生涩的解释,我的复习内容很多都取自前辈们的总结,在此很感谢一些大佬的博客。最后继续努力。