匈牙利算法在输入排队调度仿真中的应用研究

匈牙利算法是图论中完成二分图匹配的经典算法之一。输入排队的Crossbar调度算法是以获得交换机的输入端口和输出端口最大匹配，从而得到高吞吐量为目的。因而在调度算法理论研究中应用了二分图最大匹配的Maximum Size Matching(MSM)和Maximum Weight Matching(MWM)算法成为各种调度算法性能的评价标准。文中介绍了匈牙利算法在输入排队调度算法仿真中的应用，并且得出相应典型算法的性能仿真曲线，从而为进一步研究调度算法打下理论基础。     

使用Ford-Fulkerson算法研究输入排队调度

Ford-Fulkerson算法是图论中求解网络最大流的经典算法之一。输入排队Crossbar调度算法是以获得交换机的输入端口和输出端口最大匹配,从而得到高吞吐量。因而在调度算法理论研究中把应用了二部图最大匹配的MaximumSizeMatching(MSM)和MaximumWeightMatching(MWM)算法作为目前各种调度算法性能评价标准。论文介绍了如何使用Ford-Fulkerson算法求解二部图的最大匹配,并且应用算法于输入排队调度算法仿真中,得出对应典型算法MSM和MWM的性能仿真曲线,从而为进一步研究调度算法打下理论基础。     

一种新的高速路由调度算法—SERENA算法研究

SERENA算法是一种基于输入排队(IQ)结构的路由调度算法。当输入输出端口的匹配关系在连续的时隙中存在相同的匹配子图时,将出现误差积累,导致性能下降。该文对此作出了改进,理论分析与仿真结果表明,改进后的算法性能有进一步提高。     

高速IP路由器中输入排队调度算法综述

高速IP路由器一般采用基于定长信元的交换结构,其可扩展性和性能分别受排队策略和调度算法的影响.基于输入排队策略的路由器具有良好的可扩展性,但需要一个有效的调度算法的支持,才能保证吞吐率和延迟等性能.主要讨论输入排队调度算法,将现有的调度算法分为4类:最大(无权重)匹配、最大权重匹配、稳定婚姻匹配和确定型调度.对每一类算法,从技术特点和性能指标两个方面进行比较和分析.最后给出了输入排队调度算法的发展趋势.     

基于输入排队的高速交换调度算法研究

高速交换网络一般采用基于定长信元的交换结构,其性能决定于排队策略和信元调度算法.输入排队策略只有和一个有效的调度算法相结合,才能保证交换结构具有良好的吞吐率和时延等性能.主要阐述了基于VOQ的最大数量匹配算法,最大权重匹配算法,稳定结合算法,神经网络算法等输入排队调度算法,分别从技术特点,性能指标和实现复杂度等多个方面进行比较和分析.分析了分布式和集中式两大类调度算法的工作方式,并根据各类算法的特点提出,神经网络算法可以通过定义其优先级函数实现其余各类算法.     

一种求解二部图最大匹配问题新算法及其应用

提出了解决二部图最大匹配问题的分层网络优化算法,并应用新算法对排课问题进行求解。定义了分层网络的概念及匹配的规则,结合广度优先搜索策略生成分层网络体系,然后按网络逆序找出最大匹配。实验表明,算法在解决大规模二部图最大匹配的理论问题和实际应用问题时均能获得准确的结果,具备良好的性能。     

队列长度加权服务的输入排队交换结构匹配算法

针对输入排队交换结构调度问题,提出了队列长度加权服务匹配的思想.基本思路是匹配求解基于实现极大匹配的并行迭代算法,但对于每一个输入输出匹配,一次可以保持超过一个时隙的一段时间,其长度为对应的虚拟输入队列长度的加权函数.依据这一思想,设计了一种基于轮转仲裁器的队列长度加权服务匹配算法.通过实现复杂性的分析与性能评估,给出了优选的权重函数.所提方案以极大尺寸匹配算法近似的复杂性,取得与极大权重匹配算法近似的性能,在非均匀流量模式下也能达到接近100%的吞吐效率,明显优于iSLIP和EiSLIP算法,适合于高性能输入排队路由器的应用.     

支持多优先级分组交换调度算法研究及其调度器设计

输入缓存交换结构的特点是缓存器和交换结构的运行速率与端口速率相等、实现容易,但存在队头阻塞。如果采用虚拟输出排队方法和适当的分组调度算法可予以消除,使吞吐率达到100%。文章首先研究讨论了并行迭代匹配算法,滑动迭代匹配调度算法的基本原理、迭代仲裁步骤及其硬件实现;对高速分组交换调度算法的性能进行了分析比较。然后给出了在高速输入队列交换机中实现多优先级调度算法的调度器设计与实现方案。经设计实现证明高速分组交换调度算法不仅硬件实现简单,而且具有良好的特性。     

二部图最大匹配问题的分层网络优化模型

为解决二部图最大匹配问题,提出了分层网络及网络逆序的概念,在此基础上建立了一种分层网络优化模型及其算法。给出了算法的思想、步骤、实例、时间复杂度分析,概述了求解二部图最大匹配问题的常见算法,与分层网络优化算法进行比较。实验验证,算法可读性强,易于理解和操作,在解决大规模二部图最大匹配问题时具有良好的性能。     

多部图的匹配算法研究

本文给出了一个多部图的商匹配问题的定义,提出了求解多部图商匹配问题的一个算法。该算法使用圈与割集中偶图的交相结合的方法,利用求二部图的最大匹配算法,求解多部图的最大商匹配问题。     

面向子流的低延迟数据调度算法

P2P流媒体是分发流媒体数据的高效方式,而数据传输延迟是决定P2P流媒体系统性能的重要参数。在分析"拉"模式数据调度模式传输延迟的基础上,本文在"推"、"拉"混合的调度模式下提出一种新的面向子流的低延迟数据调度算法。首先子流的调度问题被转换成等价的带权二部图匹配问题,其次针对转换后的二部图改进匈牙利算法,提出最小延迟、最大匹配的启发式匹配算法。该算法在保证最大匹配的同时使得每条子流的延迟尽可能地低。模拟实验表明本文的算法能够极大降低数据传输延迟。     

Optimal scheduling algorithms in WDM optical interconnects with limited range wavelength conversion capability

Optical communication is a promising candidate for many emerging networking and parallel/distributed computing applications because of its huge bandwidth. Wavelength division multiplexing (WDM) is a technique that can better utilize the optical bandwidth by dividing the bandwidth of a fiber into multiple wavelength channels. In this paper, we study optimal scheduling algorithms to resolve output contentions in bufferless time slotted WDM optical interconnects with wavelength conversion ability. We consider the general case of limited range wavelength conversion with arbitrary conversion capability, as limited range wavelength conversion is easier to implement and more cost effective than full range wavelength conversion, and it also includes full range wavelength conversion as a special case. We first consider the conversion scheme in which each wavelength can be converted to multiple wavelengths in an interval of wavelengths and the intervals for different wavelengths are "ordered". We show that the problem of maximizing network throughput can be formalized as finding a maximum matching in a bipartite graph. We then give an optimal scheduling algorithm called the first available algorithm that runs in O(k) time, where k is the number of wavelengths per fiber. We also study the case where the connection requests have different priorities. We formalize the problem as finding an optimal matching in a weighted bipartite graph and give a scheduling algorithm called the downwards expanding algorithm that runs in O(kD + Nklog(Nk)) time where N is the number of input fibers of the interconnect and D is the conversion degree. Finally, we consider the circular symmetrical wavelength conversion scheme and give optimal scheduling algorithms for nonprioritized scheduling in O(Dk) time and prioritized scheduling in O(k/sup 2/+Nklog(Nk)) time.     

基于二分图卷积表示的推荐算法

随着数据驱动智能技术的快速发展,个性化推荐算法及相关应用成为了研究热点。推荐可视为将用户与物品进行匹配的问题,但用户与物品之间存在的语义差距不便于两者之间的直接匹配。现有的许多基于深度学习的推荐算法采用的思路都是将不同空间中的实体映射到统一潜在语义空间,利用其嵌入表示来进行匹配度计算。随着网络表示学习方法的出现,由于用户和物品的交互可构成二分图,用户和物品的嵌入表示可被视作二分图节点表示,许多基于二分图节点表示的推荐算法被提出,但现有算法仍难以对高阶交互信息进行有效提取。针对这一问题,文中提出了一种基于二分图卷积表示学习的推荐算法BGCRRA(Bipartite Graph Convolution Representation-based Recommendation Algorithm)。该算法首先将用户和物品交互视作二分图,然后通过实现自适应融合多阶、多层次的图卷积模型来对节点进行嵌入表示,最后计算用户和物品的匹配度,并实现推荐。文中在3个公开的数据集上进行对比实验,通过将该算法与当前表现优异的算法进行HR和NDCG(Normalized Discounted Cumulative Gain)指标的比较分析,验证了所提推荐算法的有效性。     

基于二分图的协作通信中继选择技术*

合理的中继选择对于提升协作通信系统的能效具有重要意义。针对多用户多中继协作通信系统,为获得较高的系统能效并降低系统的复杂度,提出了基于二分图的中继选择策略,将协作通信系统中继选择问题转化为带权二分图的最大匹配问题。首先将用户节点与待选择的中继节点建模为二分图的顶点,根据中继的协作范围确定二分图的边集,然后将不同的协作组合所产生的能效给各边赋权,最后通过KM算法求解该带权二分图的最大匹配。仿真结果表明,相比于其它中继选择算法,该策略能够有效提高系统能效,同时具有低复杂度的优点。     

基于二分图最大匹配的多机器鱼可控包含控制

考虑水下机器鱼的运动学约束及包含控制中的领导者选择问题,将可控性理论与包含控制相结合,针对有向多机器鱼系统,提出一种基于二分图最大匹配的多机器鱼可控包含控制算法.首先,针对有向多机器鱼网络拓扑结构,利用二分图最大匹配算法求得满足系统可控的驱动节点,即为领导者,其余节点为跟随者;其次,针对2D仿真机器鱼模型设计相应的包含控制协议,从而实现多机器鱼的可控包含控制,且最终跟随者鱼体前端刚体长边方向与领导者保持一致,并应用Lyapunov稳定性理论证明系统的稳定性;最后,基于URWPGSim2D多机器鱼仿真平台进行两组仿真实验,一组随机选取领导者,另一组采用二分图最大匹配算法确定领导者,对比仿真结果表明,所提算法能够有效地实现多机器鱼的可控包含控制.     

基于二分图的故障规则匹配优化算法

针对传统的基于相似度的故障规则匹配方法中未考虑输入条件与规则前件的整体匹配程度问题,采用二分图最优匹配方法对匹配过程进行优化,提出一种基于二分图的故障规则匹配优化算法,并将其应用于故障诊断推理．实例分析表明,与其他相似度匹配算法相比,所提出的方法有效提高了规则匹配的准确率,而且降低了时间消耗．     

Push-relabel based algorithms for the maximum transversal problem

We investigate the push-relabel algorithm for solving the problem of finding a maximum cardinality matching in a bipartite graph in the context of the maximum transversal problem. We describe in detail an optimized yet easy-to-implement version of the algorithm and fine-tune its parameters. We also introduce new performance-enhancing techniques. On a wide range of real-world instances, we compare the push-relabel algorithm with state-of-the-art algorithms based on augmenting paths and pseudoflows. We conclude that a carefully tuned push-relabel algorithm is competitive with all known augmenting path-based algorithms, and superior to the pseudoflow-based ones.