[发明专利]一种有权有向动态网络上的最短路径估算方法

权利要求书

1.一种有权有向动态网络上的最短路径估算方法，其包括以下步骤：

1)以有权有向动态网络中每一点为树根节点，构建包括若干正向最短路径树和若干反向最短路径树的初始树结构；

2)有权有向动态网络的结构发生变化时，对有权有向动态网络中的初始树结构进行实时更新；

3)根据更新后的树结构，对有权有向动态网络中任意两节点e到f的最短路径和最短距离进行查询，找出节点e到节点f的最短路径。

2.如权利要求1所述的一种有权有向动态网络上的最短路径估算方法，其特征在于：所述步骤1)中，构建包括若干正向最短路径树和若干反向最短路径树的初始树结构，其构建过程为：

采用MaxDegree最大度方法，在有权有向动态网络中选取若干点作为landmark叶子节点，以有权有向动态网络中每一点为树根节点；

对于每一树根节点，计算其到所有landmark叶子节点的最短路径，构成该树根节点的正向最短路径树；

对于每一树根节点，计算所有landmark叶子节点到该树根节点的最短路径，构成该树根节点的反向最短路径树。

3.如权利要求1或2所述的一种有权有向动态网络上的最短路径估算方法，其特征在于：所述步骤2)中，对有权有向动态网络中的初始树结构进行实时更新，其具体包括以下步骤：

(1)将点的增加和减少以及边的插入和删除处理成相应边权值的变化，相应边权值的变化和权值改变的边一起构成权值增加的边集E+和权值减小的边集E-；

(2)在有权有向动态网络中找出权值增加的边集E+中的边，将这些边的权值更改为变化后的权值，并实时更新有权有向动态网络中的初始树结构；

(3)在有权有向动态网络中找出权值减少的边集E-中的边，将这些边的权值更改为变化后的权值，并实时更新有权有向动态网络中的初始树结构。

4.如权利要求3所述的一种有权有向动态网络上的最短路径估算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，采用以下方法实时更新有权有向动态网络中的初始树结构，其具体包括以下步骤：

(Ⅰ)采用DASPInc算法对有权有向动态网络中每一个初始正向最短路径树SPT进行实时更新，不同的初始正向最短路径树SPT并行更新，其具体包括：

①如果某初始SPT中的任一树边对应权值增加的边集E+中一权值增加的边，则从该初始SPT上删除该树边；该完整的初始SPT被分解成一棵包含根节点的树以及一些离散的树或节点，这些离散的树和节点构成受影响的节点集N；

②将节点集N中的节点状态设置为open，初始SPT中不受影响的节点的状态设置为closed；如果受影响且状态为open的节点a至少有一个受影响且状态为closed的父节点p或者至少有一个不受影响的父节点p，则将节点a作为边界点，将使得根节点到父节点p的距离d(p)与父节点p到节点a的距离w(p,a)之和最小的父节点p作为候选最短路径父节点，将min(d(p)+w(p,a))作为候选最短距离，并将根节点到节点a的距离d(a)设置为min(d(p)+w(p,a))，该候选最短距离对应的路径作为候选最短路径；

③将每个边界点a、候选最短路径父节点p和候选最短距离d(a)以形式(a,p,d(a))入链表Q；

④对链表Q是否为空进行判断，如果链表Q为空，则完成对初始SPT的更新；如果链表Q不为空，则从链表Q中找出候选最短距离最小的元素，并将该元素以形式(y，x，d(y))出链表Q，其具体包括：

首先，将节点y的分支连接于节点y的候选最短路径父节点x，并将节点y的状态更改为closed；

其次，对于状态更改为closed的节点y在有权有向网络上的每条出边，其指向的节点q，如果根节点到节点y的距离d(y)与节点y到节点q的距离w(y,q)之和小于根节点到节点q的距离d(q)，即d(y)+w(y,q)<d(q)，则将根节点到节点q的距离d(q)更改为d(y)+w(y,q)，并将(q,y,d(q))入链表Q；

⑤重复步骤④，直到链表Q为空，完成对初始SPT的更新；

(Ⅱ)采用DASPInc’算法对有权有向动态网络中每一个初始反向最短路径树RSPT进行实时更新，不同初始反向最短路径树RSPT并行更新，其具体包括：

①如果某初始RSPT中的任一树边对应权值增加的边集E+中一权值增加的边，则从该初始RSPT上删除该树边；该完整的初始RSPT被分解成一棵包含根节点的树以及一些离散的树或节点，这些离散的树和节点构成受影响的节点集N’；

②将节点集N’中的节点状态设置为open，初始RSPT中不受影响的节点的状态设置为closed；如果受影响且状态为open的节点a’至少有一个受影响且状态为closed的子节点p’或者至少有一个不受影响的子节点p’，则将节点a’作为边界点，将使得子节点p’到根节点的距离d(p’)与节点a’到子节点p’的距离w(a’,p’)之和最小的子节点p’作为候选最短路径子节点，将min(d(p’)+w(a’,p’))作为候选最短距离，并将节点a’到根节点的距离d(a’)设置为min(d(p’)+w(a’,p’))，将该候选最短距离对应的路径作为候选最短路径；

③将每个边界点a’、候选最短路径子节点p’和候选最短距离d(a’)以形式(a’,p’,d(a’))入链表Q；

④对链表Q是否为空进行判断，如果链表Q为空，则完成对初始RSPT的更新；如果链表Q不为空，则从链表Q中找出候选最短距离最小的元素，并将该元素以形式(y’，x’，d(y’))出链表Q，其具体包括：

首先，将节点y’的分支连接于节点y’的候选最短路径子节点x’，并将节点y’的状态更改为closed；

其次，对于状态更改为closed的节点y’在有权有向网络上的每条入边，其指出的节点q’，如果节点y’到根节点的距离d(y’)与节点q’到节点y’的距离w(q’,y’)之和小于节点q’到根节点的距离d(q’)，即d(y’)+w(q’,y’)<d(q’)，则将节点q’到根节点的距离d(q’)更改为d(y’)+w(q’,y’)，并将(q’,y’,d(q’))入链表Q；

⑤重复步骤④，直到链表Q为空，完成对初始RSPT的更新。