几类有约束的图的Steiner树问题

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本文主要对有约束的图的Steiner树问题进行了详细的论述。最早的Steiner树问题是这样描述的,在欧氏平面内给定一个点集,连接这些点的最小的树叫做最小Steiner树。求解最小Steiner树的问题叫做Steiner树问题。Steiner树问题来源于生活实践,最早研究Steiner树问题的数学家是高斯,他给出了四个点的最小Steiner树的所有可能拓扑。Steiner树问题在VLSI设计、网络流、无线电通信等方面都有很重要的应用。而Steiner树问题是NP-难的,除非P=NP,否则Steiner树问题没有多项式时间的算法。那么当输入规模很大时,就不可能在多项式时间内找到它的精确最优解。因此,人们开始致力于找到一个好的近似算法,给出好的近似解。虽然在实际生活中存在着多种多样可以用最早的Steiner树问题解决的问题,但也存在许多问题只有对最早的Steiner树问题加以约束才可以解决。为了解决这类问题,人们又对不同类型的有约束的Steiner树问题进行了大量的研究。本文对这些问题进行了描述,并给出了这些问题的研究现状。 本文的第二章,对图的Steiner树问题加以约束,这里我们要求Steiner点的个数是确定的。对已知Steiner点个数的图的Steiner树问题给出了近似算法,讨论了这个近似算法的复杂度,并且给出了此近似算法的性能比。 第三章,主要讨论了满Steiner树问题(TST),它是求解一个正则点都是叶子的图的Steiner树问题。目前最好的近似算法是由Fabio Viduani Martinez等人给出的,他还证明了这个近似算法的性能比为2ρ-ρ/(3ρ-2)≈2.52,这里ρ为求解图的steiner树问题的近似算法的性能比,目前最小值约为1.550。在这一章中本文对满Steiner树问题给出了一个近似算法,并将它的性能比改进为2ρ-3ρ/(6ρ-2)≈2.463。
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