Bài toán tìm luồng cực đại và ứng dụng trong vận chuyển hàng cứu trợ thiên tai tại tỉnh sekong nước CHDCND lào

Đ IăH CăĐĨăN NG TR NGăĐ IăH CăS ăPH M - - KEOOUNHUANE VONGPHISITH BĨIăTOỄNăTỊMăLU NGăC CăĐ IăVĨă NGăD NGăTRONGă V NăCHUY NăHĨNGăC UăTR SEKONGăN THIểNăTAIăT IăT NHă CăC NGăHọAăDỂNăCH ăNHỂNăDỂNăLĨO LU NăVĔNăTH CăSƾ H ăTH NGăTHỌNGăTIN ĐƠăN ngă- Nĕmă2020 Đ IăH CăĐĨăN NG TR NGăĐ IăH CăS ăPH M - - KEOOUNHUANE VONGPHISITH BĨIăTOỄNăTỊMăLU NGăC CăĐ IăVĨă NGăD NGăTRONGă V NăCHUY NăHĨNGăC UăTR ăTHIểNăTAIăT IăT NHă SEKONG N CăC NGăHọAăDỂNăCH ăNHỂNăDỂNăLĨO Chuyên ngành: H ăTH NGăTHỌNGăTIN Mƣăs :ă8480104 LU NăVĔNăTH CăSƾ NG IăH NGăD NăKHOAăH C: TS NGUY NăĐỊNHăL U ĐƠăN ngă- Nĕmă2020 v M CăL C L I C M N i L I CAM ĐOAN ii TÓM T T iii M C L C .v DANH M C CÁC CH VI T T T vii DANH M C B NG BI U viii DANH M C CÁC HÌNH ix M ăĐ U 1 LỦ chọn đ tƠi M c tiêu vƠ nhiệm v Đối tư ng vƠ ph m vi nghiên c u Phư ng pháp nghiên c u ụ nghĩa c a đ tƠi .3 Bố c c c a đ tƠi Ch ngă1 BĨIăTOỄNăLU NGăC CăĐ I 1.1 Phát bi u bƠi toán .4 1.1.1 M ng, Luồng m ng .4 1.1.2 BƠi toán luồng cực đ i m ng .4 1.2 Thu t toán Ford-Fulkerson .5 1.2.1 Đư ng tăng luồng .5 1.2.2 Phư ng pháp FordFulkerson Ch ngă2 BĨIăTOỄNăLU NGăC CăĐ IăV IăCHIăPHệăC CăTI U 17 2.1 Gi i thiệu 17 2.1.1 Phát bi u bƠi toán 17 2.1.2 Các gi thi t 18 2.1.3 Đồ thi thăng dư 18 2.2 Đi u kiện tối ưu c a bƠi toán 18 2.2.1 Đi u kiện tối ưu v chu trình ơm 18 2.2.2.Đi u kiện tối ưu v chi phí rút gọn 19 2.2.3 Đi u kiện tối ưu bổ sung .20 2.3 Mối quan hệ gi a luồng tối ưu vƠ kh thông qua t i đỉnh 21 2.4 Một số thu t toán gi i bƠi toán luồng cực đ i v i chi phí cực ti u 22 vi 2.4.1 Thu t toán kh chu trình ơm (Cycle canceling) 22 2.4.2 Thu t tốn tìm đư ng ng n liên ti p (Successive shortest Path) 27 2.4.3 Thu t toán Primal-Dual 30 2.4.4 Các thu t toán c i ti n 33 Ch ngă XỂYă D NGă NGă D NGă TỊMă Đ NGă V Nă CHUY Nă HĨNGă C UăTR ăMINIMUMăCOSTăMAXăFLOW 37 3.1 Yêu cầu thực t vƠ lí xơy dựng ng d ng 37 3.2 M c tiêu c a ng d ng 37 3.3 Ti p c n bƠi toán 37 3.3.1 Phát bi u bƠi toán 37 3.3.2 Mơ hình tốn học 39 3.3.3 Thu t toán 40 3.4 Phân tích 42 3.4.1 Yêu cầu ch c 42 3.5.4 Giao diện ắThông tin địa m” 64 3.5.7 Giao diện ắHi n thị k t qu ” 71 3.6 Đánh giá k t qu .74 K TăLU N 75 TĨIăLI UăTHAMăKH O QUY TăĐ NHăGIAOăĐ ăTĨI (bản sao) vii DANHăM CăCỄCăCH ăVI TăT T Từăvi tăt t ụănghƿa USD United States dollar GDP Gross Domestic Product HTML HyperText Markup Language CSS Cascading Style Sheets SDK Software Development Kit API Application Programming Interface SQL Structured Query Language NNLT Ngơn ng l p trình DFS Depth first search ATNĐ Áp thấp nhiệt đ i UBND y ban nhơn dơn viii DANHăM CăB NGăBI Uă S hi u b ng 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 1.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 Tên b ng Kho ng cách gi a m (theo google map API) Kh thông qua gi a m Kho ng cách gi a đỉnh (theo google map API) Kh thông qua c a n đư ng Ma tr n k t qu Yêu cầu ch c Đặc t Use ậ Case ắThêm địa m” B ng đồ luồng kiện c a ch c ắThêm địa m” Đặc t Use ậ Case ắC p nh t địa m” B ng đồ luồng kiện c a ch c ắC p nh t địa m” Đặc t Use ậ Case ắXóa địa m” B ng đồ luồng kiện c a ch c ắXóa địa m” Đặc t Use ậ Case ắTìm đư ng tối ưu” B ng đồ luồng kiện c a ch c ắTìm đư ng tối ưu” Đặc t Use ậ Case ắXem b n đồ” B ng đồ luồng kiện c a ch c ắXem b n đồ” Đặc t Use ậ Case ắXem chi ti t lộ trình đi” B ng đồ luồng kiện c a ch c ắXem chi ti t lộ trình đi” Đặc t Use ậ Case ắĐịnh vị vị trí” B ng đồ luồng kiện c a ch c ắđịnh vị trí” Đặc t b ng lo i địa m Đặc t b ng địa m Đặc t b ng đư ng Đặc t giao diện trang ch Đặc t giao diện menu Đặc t giao diện danh sách địa m Đặc t giao diện thông tin địa m Đặc t giao diện c p nh t địa m Đặc t giao diện thêm địa m Đặc t giao diện đư ng b ng đồ B ng đặc t giao diện chi ti t lộ trình Trang 38 39 41 41 42 43 44 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50 50 56 56 56 58 60 63 66 68 70 72 73 70 Bảng 3.29 Đặc tả giao diện thêm địa điểm Hi năth - Thêmăđ aăđi m Môăt Thêm thông tin c a địa m Hi năth ătruyăc p Nhấn vƠo buttonAdd giao diện ắDanh sách địa m” N iădungăhi năth Data Môăt Item Type buttonSave ImageButton Lưu thông tin địa m buttonBack ImageButton Tr l i mƠn hình giao diện trư c buttonSearch ImageButton Tìm ki m địa m TênăhƠnhăđ ng Môăt Thành công Không thành công Click vào buttonSave Lưu thông tin địa m Quay tr l i giao diện ắThông tin địa m” tư ng ng v i thông tin đư c c p nh t Thông báo ắC p nh t địa m không thành công” Click vào buttonSearch Tìm ki m địa m Hi n thị địa m g i Ủ Click vào buttonBack Tr l i Quay tr l i trang giao diện trư c HƠnhăđ ng 71 3.5.7 Giao diện “Hiển thị kết quả” Hình 3.24 Giao diện hiển thị kết 72 Bảng 3.30 Đặc tả giao diện đường bảng đồ Hi năth Đ ngăđiătrênăb năđ Môăt Hi năth ătruyăc p N iădungăhi năth Hi n thị đư ng ngư i dùng xem k t qu Truy c p vƠo ng d ng Item Map buttonLocation buttonFindWay buttonWayDetail spinnerWay buttonMenu HƠnhăđ ng Type Google Map ImageButton ImageButton ImageButton Spinner ImageButton TênăhƠnhăđ ng Môăt Thành công Click đôi vƠo map Click vào buttonFindWay Phóng to b n đồ Tìm ki m đư ng Phóng to b n đồ Hi n thị đư ng lên b n đồ Click vào buttonLocation Click vào buttonWayDetail Định vị vị trí Hi n thị b n đồ t i vị trí t i Chuy n sang giao diện hi n thị chi ti t lộ trình b t đầu t i kho chọn Hi n thị menu bên trái Hi n thị đư ng lên b n đồ tư ng ng v i m c chọn spinner Data Hi n thị chi ti t lộ trình Click vào Hi n thị menu bên trái buttonMenu Chọn item khác Hi n thị b n đồ spinnerWay Môăt Hi n thị đư ng b n đồ Định vị vị trí Tìm đư ng Chi ti t đư ng Danh sách m xuất phát Hi n thị menu Không thành công Thơng báo: ắLỗi tìm đư ng đi” 73 Hình 3.25 Giao diện hiển thị chi tiết lộ trình Bảng 3.31 Bảng đặc tả giao diện chi tiết lộ trình Hi năth Chiăti tăl ătrìnhătrênăb ngăđ Mơăt Hi n thị danh sách chi ti t lộ trình Hi năth ătruyăc p Nhấn vƠo nút ắwayDetail" mƠn hình trang ch N iădungăhi năth Data Môăt Item Type txtDirections TextView Hi n thị lộ trình txtDistance TextView Hi n thị kho ng cách c a lộ trình txtStock TextView Hi n thị tổng khối lư ng c a lộ trình 74 3.6.ăĐánhăgiáăk tăqu V i việc s d ng Google Map API, ng d ng đưa l i gi i xác đáp ng yêu cầu khối lư ng hƠng hóa v n chuy n lƠ tối đa v i chi phí v n chuy n lƠ thấp nhất, thõa mãn yêu cầu bƠi toán đặt Giao diện smartphone trực quan dễ s d ng có k t nối Internet Tuy nhiên, ng d ng số tồn t i: - Chưa qu n lí đư c phư ng tiện vƠ phư ng án v n chuy n c a phư ng tiện - Chưa tính tốn đư c phư ng pháp giao hƠng tối ưu theo tiêu chí khác ti t kiệm th i gian, số lư ng xe lƠ thấp nhất, tổng đư ng ng n nhất,… - ng d ng tìm phư ng án v n chuy n hƠng quay v c a phư ng tiện chi u đi, chưa tính đ n việc - ng d ng s d ng Google Map API nên có gi i h n số truy vấn ngƠy vƠ yêu cầu ph i có k t nối Internet 75 K TăLU N Dựa c s tìm hi u v số vấn đ v lỦ thuy t đồ thị, đặc biệt lƠ bƠi toán luồng cực đ i v i chi phí cực ti u, thu t tốn c t vịng pha, lu n văn xơy dựng ng d ng Min Cost Max Flow cho smartphone giúp tìm phư ng pháp v n chuy n tối ưu đ m b o chi phí tối thi u cho cơng tác c u tr thiên tai địa bƠn tỉnh Sekong Tuy nhiên, k t qu ng d ng số tồn t i như: - Chưa qu n lí đư c phư ng tiện vƠ phư ng án v n chuy n c a phư ng tiện - Chưa tính tốn đư c phư ng pháp giao hƠng tối ưu theo tiêu chí khác ti t kiệm th i gian, số lư ng xe lƠ thấp nhất, tổng đư ng ng n nhất,… - ng d ng tìm phư ng án v n chuy n hƠng quay v c a phư ng tiện chi u đi, chưa tính đ n việc - ng d ng s d ng Google Map API nên có gi i h n số truy vấn ngày vƠ yêu cầu ph i có k t nối Internet Hư ng phát tri n c a lu n văn th i gian t i lƠ hoƠn thiện ng d ng v i đầy đ tính năng: - Qu n lí đư c phư ng tiện vƠ phư ng án v n chuy n c a phư ng tiện - Tính tốn đư c phư ng pháp giao hƠng tối ưu theo tiêu chí khác ti t kiệm th i gian, số lư ng xe lƠ thấp nhất, tổng đư ng ng n nhất,… - Tìm đư c đư ng c a phư ng tiện c chi u: vƠ v TĨIăLI UăTHAMăKH O Ti ngăVi t [1] Trần Quốc Chi n, Giáo trình lý thuyết tối ưu, Trư ng Đ i học Bách khoa ĐƠ Nẵng, 1995 [2] Trần Quốc Chi n, Giáo trình L thuyết đồ thị ng dụng, Đ i học ĐƠ nẵng, 2007 [3] Trần Quốc Chi n, Đề tài khoa học “ ng dụng toán tối ưu mạng”, Đ i học ĐƠ nẵng, 2008 [4] Nguyễn Đ c Nghĩa - Nguyễn Tô ThƠnh, Toán rời rạc, NhƠ xuất b n Đ i học Quốc gia HƠ Nội, 2003 Ti ngăAnh [5] Robert Sedgewick, cẩm nang thuật toán, NhƠ xuất b n khoa học vƠ kỹ thu t, 1994 [6] Claude Berge, Lý thuyết đồ thị ng dụng, NhƠ xuất b n khoa học vƠ kỹ thu t, 1971 [7] Reinhard Diestel, Graph Theory, Springer - Verlag NewYork, 2000 [8] Ravindra K- Ahuja - Thomas L- Magnanti - James B- Orlin, Network flows: Theory, Algorithms, and Applications, Prentice Hall, 1993 [9] Robin Wilson, Introduction to Graph Theory, Oliver & Boyd, 1996 [10] Minieka, Optimization Algorithms for Networks and Graphs, Dekker, New York, 1978 ... ? ?Bài toán luồng cực đại ứng dụng vận chuyển hàng cứu trợ thiên tai tỉnh Sekong nước CHDCND Lào? ?? đ lƠm lu n văn th c sỹ 2 M cătiêuăvƠănhi măv 2.1 Mục tiêu - N m đư c thu t toán gi i bƠi tốn luồng. .. BƠi toán luồng cực đ i - Phát bi u bƠi toán vƠ c s lỦ thuy t c a bƠi toán luồng cực đ i Chư ng 2: BƠi toán luồng cực đ i v i chi phí cực ti u - Phát bi u bƠi tốn luồng cực đ i v i chi phí cực. .. luồng f lƠ số val ( f )   eE  ( v) f ( e)   eE  ( v) f ( e) 1.1.2 Bài toán luồng cực đại mạng 1.1.2.1 Phát biểu toán luồng cực đại Trong thực t ta thư ng gặp bƠi toán gọi lƠ tốn tìm luồng