在 O(V+E) 的图中查找瓶颈边

Finding Bottleneck Edges in a Graph in O(V+E)

首先,我想澄清一下,我看到了这个:Finding 'bottleneck edges' in a graph

这不是重复的,只是一个不幸的巧合,那个人错误地将最小切割称为 "bottleneck."

瓶颈边是流量网络中的边,增加后会增加网络的最大流量。

所以这不一定是最小割,就像在像 o-1->o-1->o 这样的图的情况下,我们没有瓶颈边,但我们确实有最小割。

(在那个例子中,o 是节点,边是 -*->,其中 * 是某个整数。)

无论如何,找到所有瓶颈显然可以在 O(V+E) 中完成,(假设图形是在邻接列表表示中给出的)我认为这样做的方法是创建两个数组大小为 V,我将其称为 INCOMING 和 OUTGOING,然后遍历邻接列表的每个元素两次,第一次将 INCOMING[i] 增加到每个节点的边的值,第二次增加 OUTGOING[j ] 通过每个节点的值,其中 j 是我们正在读取的邻接列表的节点,i 是邻接列表中边将要到达它的节点。

我认为这在 O(V+E) 时间内有效,但我觉得我的解决方案肯定更复杂且难以解释。有没有更好的解决方案(不比O(V+E)好,只是更简单?)

您仍然可以使用 Ford-Fulkerson 算法来解决这个问题。基本上,完成对图的迭代,直到剩下最终(断开连接的)残差图。现在,将有一组节点可从源 S 到达。并且将有一组单独的节点可从汇点 T 到达。

将第一组节点连接到第二组节点的任何边都将是瓶颈边。

为什么这是正确的?试想一下,如果你增加其中一条边的容量,那么你在第1步中得到的最终残差图将不再是最终的残差图,而且ford-fulkerson算法的迭代还有一种可能。

这个问题可以用Betweenness Centrality来解决。来自 Mark Needham 和 Amy E. Hodler "Graph Algorithms" 第 5 章:

"什么时候应该使用介数中心性? 介数中心性适用于现实世界网络中的广泛问题。我们用它来查找瓶颈、控制点和漏洞。"

该算法计算通过每个节点的最短路径数。较高的中心性被分配给通过它们的最短路径数量较多的节点。它在 Python 包 Networkx 和 Neo4J

中实现