TWI744093B - 基於二進位樹搜尋法之網路評估方法及其系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其用以評估網路之路徑之狀態，路徑包含節點及弧。數值設定步驟係將其中一路徑之狀態向量之狀態數值均設為0。此路徑之狀態向量用二進位數表示，且此路徑之狀態向量之狀態數值分別對應弧。路徑列舉步驟係透過二進位樹搜尋法將此路徑之狀態向量之狀態數值所對應之二進位數加1，以列舉出所有路徑之狀態向量之狀態數值。計算評估步驟係根據路徑之狀態向量之狀態數值評估出網路之路徑之狀態。藉此，透過窮舉法將路徑上所有可能狀態列出，以簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理。
Description
本發明是關於一種網路評估方法及其系統，特別是關於一種基於二進位樹搜尋法之網路評估方法及其系統。
目前網路可利用複數節點(node)以及連接複數節點之複數弧(arc)來作為分析之網路模型的基準，不論應用系統為何，都可以藉由此網路模型來模擬分析實際的操作狀態，並藉由網路可靠度的評估來找出最佳的實施方案，提供系統決策的參考。
傳統網路模型之技術(例如：深度優先搜尋(Depth-First Search；DFS))雖可評估出網路之狀態，但其程式複雜度往往過高，且需佔用一定之儲存空間來存放狀態數值，進而造成效率降低，且無法平行處理。由此可知，目前市場上缺乏一種可簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法及其系統，故相關業者均在尋求其解決之道。
因此，本發明之目的在於提供一種基於二進位樹搜尋法之網路評估方法及其系統，其透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上所有可能的狀態列出，可大幅地簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理。
依據本發明的方法態樣之一實施方式提供一種基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其用以評估網路之複數路徑之狀態，此些路徑包含複數節點及連結此些節點之複數弧。基於二進位樹搜尋法之網路評估方法包含數值設定步驟、基於弧路徑列舉步驟以及計算評估步驟。其中數值設定步驟係將其中一路徑之狀態向量之複數狀態數值均設為0。此一路徑之狀態向量用二進位數表示，且此一路徑之狀態向量之此些狀態數值分別對應此些弧。基於弧路徑列舉步驟係透過二進位樹搜尋法將此一路徑之狀態向量之此些狀態數值所對應之二進位數加1，以列舉出所有之此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值。計算評估步驟係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值評估出網路之此些路徑之狀態。
藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於弧之所有可能的狀態列出，以簡化程式複雜度、省空間、增加效率及平行處理。
前述實施方式之其他實施例如下：前述節點可包含起始節點與終止節點，此些路徑形成於起始節點與終止節點之間，此些路徑的數量等於2
m ，
m代表此些狀態數值之數量。
前述實施方式之其他實施例如下：前述計算評估步驟可包含路徑分析步驟，其係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值分析出此些路徑之至少一可連結路徑，此至少一可連結路徑代表起始節點與終止節點之間形成連結。
前述實施方式之其他實施例如下：前述計算評估步驟可更包含可靠度值計算步驟與狀態評估步驟，其中可靠度值計算步驟係依據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值計算出此些路徑之至少一可連結路徑之可靠度值。狀態評估步驟係依據此些路徑之至少一可連結路徑之可靠度值評估網路之此些路徑之狀態。
前述實施方式之其他實施例如下：前述數值設定步驟可包含將SUM與
k分別設為0與1，SUM代表此一路徑之狀態向量之此些狀態數值之一可連結狀態數量，
k代表此些路徑之此些狀態向量之組別參數；及將此些路徑之此些狀態向量之第
k者設為此些狀態數值，此些狀態數值均設為0。此外，二進位樹搜尋法可包含第一搜尋步驟、第二搜尋步驟、第三搜尋步驟及第四搜尋步驟，其中第一搜尋步驟係將
j設為
m，
j代表此些狀態數值之一數值順序參數，
m代表此些狀態數值之數量。第二搜尋步驟係確認此些狀態數值之第
j者是否為0。當此些狀態數值之第
j者為0時，將此些狀態數值之第
j者設為1，
k設為
k+1，此些狀態向量之第
k者設為此些狀態數值，SUM設為SUM+1，然後執行第四搜尋步驟；反之，當此些狀態數值之第
j者不為0時，執行第三搜尋步驟。第三搜尋步驟係將此些狀態數值之第
j者設為0，並確認
j是否大於1。當
j大於1時，
j設為
j‒1，SUM設為SUM‒1，然後執行第二搜尋步驟；反之，當
j小於等於1時，執行第四搜尋步驟。第四搜尋步驟係確認SUM是否等於
m。當SUM等於
m時，此些狀態向量之第1者至第
k者為所有之此些路徑之此些狀態向量；反之，當SUM不等於
m時，執行第一搜尋步驟。
前述實施方式之其他實施例如下：當前述其中一個狀態數值等於0時，對應此其中一個狀態數值之其中一弧處於非連結狀態；當此其中一個狀態數值等於1時，對應此其中一個狀態數值之其中一弧處於連結狀態。
依據本發明的方法態樣之另一實施方式提供一種基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其用以評估網路之複數路徑之狀態，此些路徑包含複數節點及連結此些節點之複數弧。基於二進位樹搜尋法之網路評估方法包含數值設定步驟、基於節點路徑列舉步驟以及計算評估步驟。其中數值設定步驟係將其中一路徑之狀態向量之複數狀態數值均設為0。此一路徑之狀態向量用二進位數表示，且此一路徑之狀態向量之此些狀態數值分別對應此些節點。基於節點路徑列舉步驟係透過二進位樹搜尋法將此一路徑之狀態向量之此些狀態數值所對應之二進位數加1，以列舉出所有之此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值。計算評估步驟係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值評估出網路之此些路徑之狀態。
藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於節點之所有可能的狀態列出，以簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理。
前述實施方式之其他實施例如下：前述節點可包含起始節點與終止節點，此些路徑形成於起始節點與終止節點之間，此些路徑的數量等於2
m ，
m代表此些狀態數值之數量。
前述實施方式之其他實施例如下：前述計算評估步驟可包含路徑分析步驟，其係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值分析出此些路徑之至少一可連結路徑，此至少一可連結路徑代表起始節點與終止節點之間形成連結。
前述實施方式之其他實施例如下：前述計算評估步驟可更包含可靠度值計算步驟與狀態評估步驟，其中可靠度值計算步驟係依據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值計算出此些路徑之至少一可連結路徑之可靠度值。狀態評估步驟係依據此些路徑之至少一可連結路徑之可靠度值評估網路之此些路徑之狀態。
前述實施方式之其他實施例如下：前述數值設定步驟可包含將SUM與
k分別設為0與1，SUM代表此一路徑之狀態向量之此些狀態數值之一可連結狀態數量，
k代表此些路徑之此些狀態向量之組別參數；及將此些路徑之此些狀態向量之第
k者設為此些狀態數值，此些狀態數值均設為0。此外，二進位樹搜尋法可包含第一搜尋步驟、第二搜尋步驟、第三搜尋步驟及第四搜尋步驟，其中第一搜尋步驟係將
j設為
m，
j代表此些狀態數值之一數值順序參數，
m代表此些狀態數值之數量。第二搜尋步驟係確認此些狀態數值之第
j者是否為0。當此些狀態數值之第
j者為0時，將此些狀態數值之第
j者設為1，
k設為
k+1，此些狀態向量之第
k者設為此些狀態數值，SUM設為SUM+1，然後執行第四搜尋步驟；反之，當此些狀態數值之第
j者不為0時，執行第三搜尋步驟。第三搜尋步驟係將此些狀態數值之第
j者設為0，並確認
j是否大於1。當
j大於1時，
j設為
j‒1，SUM設為SUM‒1，然後執行第二搜尋步驟；反之，當
j小於等於1時，執行第四搜尋步驟。第四搜尋步驟係確認SUM是否等於
m。當SUM等於
m時，此些狀態向量之第1者至第
k者為所有之此些路徑之此些狀態向量；反之，當SUM不等於
m時，執行第一搜尋步驟。
前述實施方式之其他實施例如下：當前述其中一個狀態數值等於0時，對應此其中一個狀態數值之其中一節點處於非連結狀態；當此其中一個狀態數值等於1時，對應此其中一個狀態數值之其中一節點處於連結狀態。
依據本發明的結構態樣之一實施方式提供一種基於二進位樹搜尋法之網路評估系統，其用以評估網路之複數路徑之狀態，此些路徑包含節點集合與連結節點集合之弧集合。基於二進位樹搜尋法之網路評估系統包含記憶體與運算處理單元，其中記憶體用以存取網路與二進位樹搜尋法，網路包含此些路徑。運算處理單元電性連接於記憶體，運算處理單元接收網路與二進位樹搜尋法並經配置以實施包含以下步驟之操作：數值設定步驟、路徑列舉步驟及計算評估步驟。其中數值設定步驟係將其中一路徑之狀態向量之複數狀態數值均設為0，此一路徑之狀態向量用二進位數表示，且此一路徑之狀態向量之此些狀態數值分別對應節點集合與弧集合之一者。路徑列舉步驟係透過二進位樹搜尋法將此一路徑之狀態向量之此些狀態數值所對應之二進位數加1，以列舉出所有之此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值。計算評估步驟係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值評估出網路之此些路徑之狀態。
藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估系統利用二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上所有可能的狀態列出，不但可大幅地簡化程式複雜度、節省空間，還能增加效率及平行處理。
前述實施方式之其他實施例如下：前述節點集合包含複數節點，弧集合包含連結此些節點之複數弧。此些節點包含起始節點與終止節點，此些路徑形成於起始節點與終止節點之間，此些路徑的數量等於2
m ，
m代表此些狀態數值之數量。
前述實施方式之其他實施例如下：前述計算評估步驟可包含路徑分析步驟，其係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值分析出此些路徑之至少一可連結路徑，此至少一可連結路徑代表起始節點與終止節點之間形成連結。
前述實施方式之其他實施例如下：前述計算評估步驟可更包含可靠度值計算步驟與狀態評估步驟，其中可靠度值計算步驟係依據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值計算出此些路徑之至少一可連結路徑之可靠度值。狀態評估步驟係依據此些路徑之至少一可連結路徑之可靠度值評估網路之此些路徑之狀態。
前述實施方式之其他實施例如下：前述數值設定步驟可包含將SUM與
k分別設為0與1，SUM代表此一路徑之狀態向量之此些狀態數值之一可連結狀態數量，
k代表此些路徑之此些狀態向量之組別參數；及將此些路徑之此些狀態向量之第
k者設為此些狀態數值，此些狀態數值均設為0。此外，二進位樹搜尋法可包含第一搜尋步驟、第二搜尋步驟、第三搜尋步驟及第四搜尋步驟，其中第一搜尋步驟係將
j設為
m，
j代表此些狀態數值之一數值順序參數，
m代表此些狀態數值之數量。第二搜尋步驟係確認此些狀態數值之第
j者是否為0。當此些狀態數值之第
j者為0時，將此些狀態數值之第
j者設為1，
k設為
k+1，此些狀態向量之第
k者設為此些狀態數值，SUM設為SUM+1，然後執行第四搜尋步驟；反之，當此些狀態數值之第
j者不為0時，執行第三搜尋步驟。第三搜尋步驟係將此些狀態數值之第
j者設為0，並確認
j是否大於1。當
j大於1時，
j設為
j‒1，SUM設為SUM‒1，然後執行第二搜尋步驟；反之，當
j小於等於1時，執行第四搜尋步驟。第四搜尋步驟係確認SUM是否等於
m。當SUM等於
m時，此些狀態向量之第1者至第
k者為所有之此些路徑之此些狀態向量；反之，當SUM不等於
m時，執行第一搜尋步驟。
前述實施方式之其他實施例如下：當前述節點集合與弧集合之一者為節點集合時，且當其中一個狀態數值等於0時，對應此其中一個狀態數值之節點處於非連結狀態；及當此其中一個狀態數值等於1時，對應此其中一個狀態數值之節點處於連結狀態。另外，當前述節點集合與弧集合之一者為弧集合時，且當其中一個狀態數值等於0時，對應此其中一個狀態數值之弧處於非連結狀態；及當此其中一個狀態數值等於1時，對應此其中一個狀態數值之弧處於連結狀態。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
此外，本文中當某一元件(或單元或模組等)「連接」於另一元件，可指所述元件是直接連接於另一元件，亦可指某一元件是間接連接於另一元件，意即，有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而當有明示某一元件是「直接連接」於另一元件時，才表示沒有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而第一、第二、第三等用語只是用來描述不同元件，而對元件本身並無限制，因此，第一元件亦可改稱為第二元件。且本文中之元件/單元/電路之組合非此領域中之一般周知、常規或習知之組合，不能以元件/單元/電路本身是否為習知，來判定其組合關係是否容易被技術領域中之通常知識者輕易完成。
請參閱第1圖，第1圖係繪示本發明第一實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100的流程示意圖。如圖所示，基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100用以評估網路之複數路徑之狀態。此些路徑包含複數節點及連結此些節點之複數弧，基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100包含數值設定步驟S02、基於弧(Arc-based)路徑列舉步驟S04及計算評估步驟S06。其中數值設定步驟S02係將其中一路徑之狀態向量之複數狀態數值均設為0。此一路徑之狀態向量用二進位數表示，且此一路徑之狀態向量之此些狀態數值分別對應此些弧。再者，基於弧路徑列舉步驟S04係透過二進位樹搜尋法將此一路徑之狀態向量之此些狀態數值所對應之二進位數加1，以列舉出所有之此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值。計算評估步驟S06係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值評估出網路之此些路徑之狀態。藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於弧之所有可能的狀態列出，以簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理。以下將透過較詳細的實施例來說明上述各步驟之細節。
請一併參閱第2圖與第3圖，其中第2圖係繪示本發明第二實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100a的流程示意圖；及第3圖係繪示第2圖的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100a的網路110之示意圖。如圖所示，基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100a用以評估網路110之複數路徑之狀態。此些路徑包含複數節點1、2、3、4及連結此些節點1、2、3、4之複數弧
a 1、
a 2、
a 3、
a 4、
a 5。此些節點1、2、3、4包含起始節點1、連接節點2、3及終止節點4，此些路徑形成於起始節點1與終止節點4之間。此外，路徑之狀態可代表對於破壞性事件(disruptive events)之恢復能力(Resilience)，但本發明不以此為限。基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100a包含數值設定步驟S12、基於弧路徑列舉步驟S14及計算評估步驟S16。
數值設定步驟S12係將其中一路徑之狀態向量
X
i 之複數狀態數值均設為0。此一路徑之狀態向量
X
i 用二進位數
B
i 表示，且此一路徑之狀態向量
X
i 之此些狀態數值分別對應此些弧
a
j (如弧
a 1、
a 2、
a 3、
a 4、
a 5)。詳細地說，所有路徑的數量等於2
m ，
m代表此些狀態數值之數量，
i代表路徑之狀態向量
X
i 之向量順序參數，
j代表此些狀態數值之數值順序參數。舉第3圖為例，弧
a 1代表由節點1指向節點2之有向弧
e 1,2(directed arc)；
a 2代表由節點1指向節點3之有向弧
e 1,3；
a 3代表由節點2指向節點3之有向弧
e 2,3；
a 4代表由節點2指向節點4之有向弧
e 2,4；
a 5代表由節點3指向節點4之有向弧
e 3,4。基於弧之路徑的數量等於2
5=32，
m等於5，
i等於1至32之正整數，如表一所示。數值設定步驟S12包含一第一設定步驟與一第二設定步驟，其中第一設定步驟係將SUM與
k分別設為0與1，其中SUM代表路徑之狀態向量
X
i 之狀態數值(即
X(
a
j )，
j=1~
m)之一可連結狀態數量，而
k則代表路徑之狀態向量
X
i 之一組別參數，其為正整數。可連結狀態數量代表
X(
a
j )=1之數量。第二設定步驟係將路徑之狀態向量
X
i 之第
k者(即狀態向量
X
k )設為狀態數值，且此狀態數值均設為0；換言之，由於
k為1，
X
k =
X 1=(0,0,0,0,0)。此外，當其中一個狀態數值等於0時，對應此其中一個狀態數值之其中一個弧(即弧
a 1、
a 2、
a 3、
a 4、
a 5的一者)處於一非連結狀態；反之，當其中一個狀態數值等於1時，對應此其中一個狀態數值之其中一個弧處於一連結狀態。
表一
| i | B i | X i | Connected |
| 1 | 00000 | (0, 0, 0, 0, 0) | N |
| 2 | 00001 | (0, 0, 0, 0, 1) | N |
| 3 | 00010 | (0, 0, 0, 1, 0) | N |
| 4 | 00011 | (0, 0, 0, 1, 1) | N |
| 5 | 00100 | (0, 0, 1, 0, 0) | N |
| 6 | 00101 | (0, 0, 1, 0, 1) | N |
| 7 | 00110 | (0, 0, 1, 1, 0) | N |
| 8 | 00111 | (0, 0, 1, 1, 1) | N |
| 9 | 01000 | (0, 1, 0, 0, 0) | N |
| 10 | 01001 | (0, 1, 0, 0, 1) | Y |
| 11 | 01010 | (0, 1, 0, 1, 0) | N |
| 12 | 01011 | (0, 1, 0, 1, 1) | Y |
| 13 | 01100 | (0, 1, 1, 0, 0) | N |
| 14 | 01101 | (0, 1, 1, 0, 1) | Y |
| 15 | 01110 | (0, 1, 1, 1, 0) | N |
| 16 | 01111 | (0, 1, 1, 1, 1) | Y |
| 17 | 10000 | (1, 0, 0, 0, 0) | N |
| 18 | 10001 | (1, 0, 0, 0, 1) | N |
| 19 | 10010 | (1, 0, 0, 1, 0) | Y |
| 20 | 10011 | (1, 0, 0, 1, 1) | Y |
| 21 | 10100 | (1, 0, 1, 0, 0) | N |
| 22 | 10101 | (1, 0, 1, 0, 1) | Y |
| 23 | 10110 | (1, 0, 1, 1, 0) | Y |
| 24 | 10111 | (1, 0, 1, 1, 1) | Y |
| 25 | 11000 | (1, 1, 0, 0, 0) | N |
| 26 | 11001 | (1, 1, 0, 0, 1) | Y |
| 27 | 11010 | (1, 1, 0, 1, 0) | Y |
| 28 | 11011 | (1, 1, 0, 1, 1) | Y |
| 29 | 11100 | (1, 1, 1, 0, 0) | N |
| 30 | 11101 | (1, 1, 1, 0, 1) | Y |
| 31 | 11110 | (1, 1, 1, 1, 0) | Y |
| 32 | 11111 | (1, 1, 1, 1, 1) | Y |
基於弧路徑列舉步驟S14係透過二進位樹搜尋法S142將基於弧
a 1、
a 2、
a 3、
a 4、
a 5的路徑之狀態向量
X
i 之此些狀態數值所對應之二進位數
B
i 加1，以列舉出所有之此些路徑之此些狀態向量
X
i 之此些狀態數值。詳細地說，二進位樹搜尋法S142包含第一搜尋步驟、第二搜尋步驟、第三搜尋步驟及第四搜尋步驟，其中第一搜尋步驟係將
j設為
m，
j代表此些狀態數值之一數值順序參數，
m代表此些狀態數值之數量。第二搜尋步驟係確認此些狀態數值之第
j者是否為0。當此些狀態數值之第
j者為0時，將此些狀態數值之第
j者設為1，
k設為
k+1，此些狀態向量
X
i 之第
k者(即
X
k )設為此些狀態數值，SUM設為SUM+1，然後執行第四搜尋步驟。此外，第三搜尋步驟係將此些狀態數值之第
j者設為0，並確認
j是否大於1。當
j大於1時，
j設為
j‒1，SUM設為SUM‒1，然後執行第二搜尋步驟；反之，當
j小於等於1時，執行第四搜尋步驟。第四搜尋步驟係確認SUM是否等於
m。當SUM等於
m時，此些狀態向量
X
i 之第1者至第
k者為所有之此些路徑之此些狀態向量
X
i ；反之，當SUM不等於
m時，重複執行第一搜尋步驟。二進位數
B
i 為
m位元。舉表一為例，每當執行完一次之二進位樹搜尋法S142時，其結果等同前一次的狀態向量
X
i 之狀態數值所對應之二進位數
B
i 加1而求得本次的狀態向量
X
i +1之狀態數值所對應之二進位數
B
i +1，其中狀態向量
X 2、
X 3、
X 4、
X 5所對應之二進位數
B 2、
B 3、
B 4、
B 5分別符合下列式子(1)~(4)：
00000+1=00001 (1)；
00001+1=00010 (2)；
00010+1=00011 (3)；
00011+1=00100 (4)。
上述狀態向量
X 2所對應之二進位數
B 2為「00001」，其係由前一狀態向量
X 1所對應之二進位數
B 1(即「00000」)加1求得；狀態向量
X 3所對應之二進位數
B 3為「00010」，其係由前一狀態向量
X 2所對應之二進位數
B 2(即「00001」)加1求得；狀態向量
X 4所對應之二進位數
B 4為「00011」，其係由前一狀態向量
X 3所對應之二進位數
B 3(即「00010」)加1求得；狀態向量
X 5所對應之二進位數
B 5為「00100」，其係由前一狀態向量
X 4所對應之二進位數
B 4(即「00011」)加1求得；其餘狀態向量
X
i 可依此類推，不再贅述。
計算評估步驟S16係根據路徑之此些狀態向量
X
i 之狀態數值評估出網路110之路徑之狀態。詳細地說，計算評估步驟S16包含路徑分析步驟S162、可靠度值計算步驟S164及狀態評估步驟S166，其中路徑分析步驟S162係根據路徑之狀態向量
X
i 之狀態數值分析出路徑之至少一可連結路徑，可連結路徑代表起始節點1與終止節點4之間形成連結的路徑。可靠度值計算步驟S164係依據路徑之狀態向量
X
i 之狀態數值計算出路徑之至少一可連結路徑之一可靠度值。舉表一為例，「Connected」中之「Y」代表可連結路徑，「N」代表不可連結路徑。可靠度值計算步驟S164會計算出可連結路徑(即狀態向量
X 10、
X 12、
X 14、
X 16、
X 19、
X 20、
X 22、
X 23、
X 24、
X 26、
X 27、
X 28、
X 30、
X 31、
X 32)之可靠度值。再者，狀態評估步驟S166係依據路徑之至少一可連結路徑之可靠度值評估網路110之路徑之狀態。藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100a透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於弧
a 1、
a 2、
a 3、
a 4、
a 5之所有可能的狀態列出，以簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理。
請參閱第4圖，第4圖係繪示本發明第三實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100b的流程示意圖。如圖所示，基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100b用以評估網路之複數路徑之狀態。此些路徑包含複數節點及連結此些節點之複數弧，基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100b包含數值設定步驟S22、基於節點(Node-based)路徑列舉步驟S24及計算評估步驟S26。其中數值設定步驟S22係將其中一路徑之狀態向量之複數狀態數值均設為0。此一路徑之狀態向量用二進位數表示，且此一路徑之狀態向量之此些狀態數值分別對應此些節點。基於節點路徑列舉步驟S24係透過二進位樹搜尋法將此一路徑之狀態向量之此些狀態數值所對應之二進位數加1，以列舉出所有之此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值。計算評估步驟S26係根據此些路徑之此些狀態向量之此些狀態數值評估出網路之此些路徑之狀態。藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100b透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於節點之所有可能的狀態列出，以簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理。以下將透過較詳細的實施例來說明上述各步驟之細節。
請一併參閱第3圖與第5圖，其中第5圖係繪示本發明第四實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100c的流程示意圖。如圖所示，基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100c包含數值設定步驟S32、基於節點路徑列舉步驟S34及計算評估步驟S36。
數值設定步驟S32係將其中一路徑之狀態向量
X
i 之複數狀態數值均設為0。此一路徑之狀態向量
X
i 用二進位數
B
i 表示，且此一路徑之狀態向量
X
i 之此些狀態數值分別對應此些節點1、2、3、4。詳細地說，所有路徑的數量等於2
m ，
m代表此些狀態數值之數量，
i代表路徑之狀態向量
X
i 之向量順序參數，
j代表此些狀態數值之數值順序參數。舉第3圖為例，基於節點1、2、3、4之路徑的數量等於2
4=16，
m等於4，
i等於1至16之正整數，如表二所示。數值設定步驟S32包含一第一設定步驟與一第二設定步驟，其中第一設定步驟係將SUM與
k分別設為0與1，其中SUM代表路徑之狀態向量
X
i 之狀態數值(即
X(
j)，
j=1~
m)之可連結狀態數量，而
k則代表路徑之狀態向量
X
i 之組別參數。可連結狀態數量代表
X(
j)=1之數量。第二設定步驟係將路徑之狀態向量
X
i 之第
k者(即狀態向量
X
k )設為狀態數值，且此狀態數值均設為0；換言之，由於
k為1，
X
k =
X 1=(0,0,0,0)。此外，當其中一個狀態數值等於0時，對應其中一個狀態數值之其中一個節點(即節點1、2、3、4的一者)處於一非連結狀態；反之，當其中一個狀態數值等於1時，對應其中一個狀態數值之其中一個節點處於一連結狀態。
表二
| i | B i | X i | Connected |
| 1 | 0000 | (0, 0, 0, 0) | N |
| 2 | 0001 | (0, 0, 0, 1) | N |
| 3 | 0010 | (0, 0, 1, 0) | N |
| 4 | 0011 | (0, 0, 1, 1) | N |
| 5 | 0100 | (0, 1, 0, 0) | N |
| 6 | 0101 | (0, 1, 0, 1) | N |
| 7 | 0110 | (0, 1, 1, 0) | N |
| 8 | 0111 | (0, 1, 1, 1) | N |
| 9 | 1000 | (1, 0, 0, 0) | N |
| 10 | 1001 | (1, 0, 0, 1) | N |
| 11 | 1010 | (1, 0, 1, 0) | N |
| 12 | 1011 | (1, 0, 1, 1) | Y |
| 13 | 1100 | (1, 1, 0, 0) | N |
| 14 | 1101 | (1, 1, 0, 1) | Y |
| 15 | 1110 | (1, 1, 1, 0) | N |
| 16 | 1111 | (1, 1, 1, 1) | Y |
基於節點路徑列舉步驟S34係透過二進位樹搜尋法S342將基於節點1、2、3、4的路徑之狀態向量
X
i 之此些狀態數值所對應之二進位數
B
i 加1，以列舉出所有之此些路徑之此些狀態向量
X
i 之此些狀態數值。其中二進位樹搜尋法S342與第2圖之二進位樹搜尋法S142相同，細節不再贅述。
計算評估步驟S36係根據基於節點1、2、3、4的路徑之此些狀態向量
X
i 之狀態數值評估出網路110之路徑之狀態。詳細地說，計算評估步驟S36包含路徑分析步驟S362、可靠度值計算步驟S364及狀態評估步驟S366，其中路徑分析步驟S362係根據路徑之狀態向量
X
i 之狀態數值分析出路徑之至少一可連結路徑，可連結路徑代表起始節點1與終止節點4之間形成連結的路徑。可靠度值計算步驟S364係依據路徑之狀態向量
X
i 之狀態數值計算出路徑之至少一可連結路徑之一可靠度值。舉表二為例，可靠度值計算步驟S364會計算出可連結路徑(即狀態向量
X 12、
X 14、
X 16)之可靠度值。再者，狀態評估步驟S366係依據路徑之至少一可連結路徑之可靠度值評估網路110之路徑之狀態。藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100c透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於節點1、2、3、4之所有可能的狀態列出，以簡化程式複雜度、節省空間、增加效率及平行處理。
請參閱第6圖，第6圖係繪示本發明第五實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估系統200的方塊示意圖。如圖所示，基於二進位樹搜尋法之網路評估系統200用以評估網路110之複數路徑之狀態。基於二進位樹搜尋法之網路評估系統200包含記憶體210與運算處理單元220。
記憶體210用以存取網路110與二進位樹搜尋法212。網路110包含多條路徑，此些路徑包含節點集合與及連結節點集合之弧集合。節點集合包含節點1、2、3、4，弧集合包含連結節點1、2、3、4之弧
a 1、
a 2、
a 3、
a 4、
a 5。節點1、2、3、4包含起始節點1、連接節點2、3及終止節點4，此些路徑形成於起始節點1與終止節點4之間，此些路徑的數量等於2
m ，
m代表狀態數值之數量。此外，二進位樹搜尋法212等同第2圖之二進位樹搜尋法S142與第5圖之二進位樹搜尋法S342，其細節不再贅述。
運算處理單元220電性連接於記憶體210，運算處理單元220接收網路110與二進位樹搜尋法212並經配置以實施基於二進位樹搜尋法之網路評估方法100、100a、100b、100c。運算處理單元220可為微處理器、中央處理器(Central Processing Unit；CPU)或其他電子處理器，本發明不以此為限。藉此，本發明的基於二進位樹搜尋法之網路評估系統200利用二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上所有可能的狀態列出，不但可大幅地簡化程式複雜度、節省空間，還能增加效率及平行處理。
在其他實施例中，本發明可先將路徑之狀態向量之狀態數值均設為1，然後對狀態數值所對應之二進位數減1，直至
m位元之二進位數全為0為止，藉以列舉出所有之路徑之狀態向量之狀態數值，而本發明不以上述為限。
由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於節點之所有可能的狀態列出，可大幅地簡化程式複雜度、節省數值儲存空間、增加效率及平行處理。其二，透過二進位樹搜尋之窮舉法將路徑上基於弧之所有可能的狀態列出，亦可簡化程式複雜度、節省數值儲存空間、增加效率及平行處理。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100,100a,100b,100c:基於二進位樹搜尋法之網路評估方法
110:網路
S02,S12,S22,S32:數值設定步驟
S04,S14:基於弧路徑列舉步驟
S06,S16,S26,S36:計算評估步驟
S142,S342:二進位樹搜尋法
S162,S362:路徑分析步驟
S164,S364:可靠度值計算步驟
S166,S366:狀態評估步驟
S24,S34:基於節點路徑列舉步驟
1,2,3,4:節點
a 1,
a 2,
a 3,
a 4,
a 5:弧
200:基於二進位樹搜尋法之網路評估系統
210:記憶體
212:二進位樹搜尋法
220:運算處理單元
第1圖係繪示本發明第一實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法的流程示意圖；
第2圖係繪示本發明第二實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法的流程示意圖；
第3圖係繪示第2圖的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法的網路之示意圖；
第4圖係繪示本發明第三實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法的流程示意圖；
第5圖係繪示本發明第四實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估方法的流程示意圖；以及
第6圖係繪示本發明第五實施例的基於二進位樹搜尋法之網路評估系統的方塊示意圖。
100b:基於二進位樹搜尋法之網路評估方法
S22:數值設定步驟
S24:基於節點路徑列舉步驟
S26:計算評估步驟
Claims (15)
- 一種基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，用以評估一網路之複數路徑之一狀態，該些路徑包含複數節點及連結該些節點之複數弧，該基於二進位樹搜尋法之網路評估方法包含以下步驟：一數值設定步驟，係將其中一該路徑之一狀態向量之複數狀態數值均設為0，該一路徑之該狀態向量用一二進位數表示，且該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值分別對應該些弧；一基於弧路徑列舉步驟，係透過一二進位樹搜尋法將該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值所對應之該二進位數加1，以列舉出所有之該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值；以及一計算評估步驟，係根據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值評估出該網路之該些路徑之該狀態；其中，該些節點包含一起始節點與一終止節點，該些路徑形成於該起始節點與該終止節點之間，該些路徑的數量等於2 m ，m代表該些狀態數值之數量。
- 如請求項1所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其中該計算評估步驟包含：一路徑分析步驟，係根據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值分析出該些路徑之至少一可連結路徑，該至少一可連結路徑代表該起始節點與該終止節點之間形成連 結。
- 如請求項2所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其中該計算評估步驟更包含：一可靠度值計算步驟，係依據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值計算出該些路徑之該至少一可連結路徑之一可靠度值；及一狀態評估步驟，係依據該些路徑之該至少一可連結路徑之該可靠度值評估該網路之該些路徑之該狀態。
- 如請求項1所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其中，該數值設定步驟包含：將SUM與k分別設為0與1，SUM代表該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值之一可連結狀態數量，k代表該些路徑之該些狀態向量之一組別參數；及將該些路徑之該些狀態向量之一第k者設為該些狀態數值，該些狀態數值均設為0；及該二進位樹搜尋法包含：一第一搜尋步驟，係將j設為m，j代表該些狀態數值之一數值順序參數，m代表該些狀態數值之數量；一第二搜尋步驟，係確認該些狀態數值之一第j者是否為0；當該些狀態數值之該第j者為0時，將該些狀態數 值之該第j者設為1，k設為k+1，該些狀態向量之該第k者設為該些狀態數值，SUM設為SUM+1，然後執行一第四搜尋步驟；及當該些狀態數值之該第j者不為0時，執行一第三搜尋步驟；該第三搜尋步驟，係將該些狀態數值之該第j者設為0，並確認j是否大於1；當j大於1時，j設為j-1，SUM設為SUM-1，然後執行該第二搜尋步驟；及當j小於等於1時，執行該第四搜尋步驟；及該第四搜尋步驟，係確認SUM是否等於m；當SUM等於m時，該些狀態向量之一第1者至該第k者為所有之該些路徑之該些狀態向量；及當SUM不等於m時，執行該第一搜尋步驟。
- 如請求項1所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其中，當其中一該狀態數值等於0時，對應其中該一狀態數值之其中該一弧處於一非連結狀態；及當其中一該狀態數值等於1時，對應其中該一狀態數值之其中該一弧處於一連結狀態。
- 一種基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，用以評估一網路之複數路徑之一狀態，該些路徑包含複數 節點及連結該些節點之複數弧，該基於二進位樹搜尋法之網路評估方法包含以下步驟：一數值設定步驟，係將其中一該路徑之一狀態向量之複數狀態數值均設為0，該一路徑之該狀態向量用一二進位數表示，且該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值分別對應該些節點；一基於節點路徑列舉步驟，係透過一二進位樹搜尋法將該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值所對應之該二進位數加1，以列舉出所有之該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值；以及一計算評估步驟，係根據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值評估出該網路之該些路徑之該狀態；其中，該些節點包含一起始節點與一終止節點，該些路徑形成於該起始節點與該終止節點之間，該些路徑的數量等於2 m ，m代表該些狀態數值之數量。
- 如請求項6所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其中該計算評估步驟包含：一路徑分析步驟，係根據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值分析出該些路徑之至少一可連結路徑，該至少一可連結路徑代表該起始節點與該終止節點之間形成連結。
- 如請求項7所述之基於二進位樹搜尋法之網 路評估方法，其中該計算評估步驟更包含：一可靠度值計算步驟，係依據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值計算出該些路徑之該至少一可連結路徑之一可靠度值；及一狀態評估步驟，係依據該些路徑之該至少一可連結路徑之該可靠度值評估該網路之該些路徑之該狀態。
- 如請求項6所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其中，該數值設定步驟包含：將SUM與k分別設為0與1，SUM代表該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值之一可連結狀態數量，k代表該些路徑之該些狀態向量之一組別參數；及將該些路徑之該些狀態向量之一第k者設為該些狀態數值，該些狀態數值均設為0；及該二進位樹搜尋法包含：一第一搜尋步驟，係將j設為m，j代表該些狀態數值之一數值順序參數，m代表該些狀態數值之數量；一第二搜尋步驟，係確認該些狀態數值之一第j者是否為0；當該些狀態數值之該第j者為0時，將該些狀態數值之該第j者設為1，k設為k+1，該些狀態向量之該第k者設為該些狀態數值，SUM設為SUM+1，然後執行一第四搜尋步驟；及 當該些狀態數值之該第j者不為0時，執行一第三搜尋步驟；該第三搜尋步驟，係將該些狀態數值之該第j者設為0，並確認j是否大於1；當j大於1時，j設為j-1，SUM設為SUM-1，然後執行該第二搜尋步驟；及當j小於等於1時，執行該第四搜尋步驟；及該第四搜尋步驟，係確認SUM是否等於m；當SUM等於m時，該些狀態向量之一第1者至該第k者為所有之該些路徑之該些狀態向量；及當SUM不等於m時，執行該第一搜尋步驟。
- 如請求項6所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估方法，其中，當其中一該狀態數值等於0時，對應其中該一狀態數值之其中該一節點處於一非連結狀態；及當其中一該狀態數值等於1時，對應其中該一狀態數值之其中該一節點處於一連結狀態。
- 一種基於二進位樹搜尋法之網路評估系統，用以評估一網路之複數路徑之一狀態，該些路徑包含一節點集合與連結該節點集合之一弧集合，該基於二進位樹搜尋法之網路評估系統包含：一記憶體，用以存取該網路與一二進位樹搜尋法，該網 路包含該些路徑；以及一運算處理單元，電性連接於該記憶體，該運算處理單元接收該網路與該二進位樹搜尋法並經配置以實施包含以下步驟之操作：一數值設定步驟，係將其中一該路徑之一狀態向量之複數狀態數值均設為0，該一路徑之該狀態向量用一二進位數表示，且該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值分別對應該節點集合與該弧集合之一者；一路徑列舉步驟，係透過該二進位樹搜尋法將該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值所對應之該二進位數加1，以列舉出所有之該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值；及一計算評估步驟，係根據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值評估出該網路之該些路徑之該狀態；其中，該節點集合包含複數節點，該弧集合包含連結該些節點之複數弧，該些節點包含一起始節點與一終止節點，該些路徑形成於該起始節點與該終止節點之間，該些路徑的數量等於2 m ，m代表該些狀態數值之數量。
- 如請求項11所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估系統，其中該計算評估步驟包含：一路徑分析步驟，係根據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值分析出該些路徑之至少一可連結路徑，該至少一可連結路徑代表該起始節點與該終止節點之間形成連 結。
- 如請求項12所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估系統，其中該計算評估步驟更包含：一可靠度值計算步驟，係依據該些路徑之該些狀態向量之該些狀態數值計算出該些路徑之該至少一可連結路徑之一可靠度值；及一狀態評估步驟，係依據該些路徑之該至少一可連結路徑之該可靠度值評估該網路之該些路徑之該狀態。
- 如請求項11述之基於二進位樹搜尋法之網路評估系統，其中，該數值設定步驟包含：將SUM與k分別設為0與1，SUM代表該一路徑之該狀態向量之該些狀態數值之一可連結狀態數量，k代表該些路徑之該些狀態向量之一組別參數；及將該些路徑之該些狀態向量之一第k者設為該些狀態數值，該些狀態數值均設為0；及該二進位樹搜尋法包含：一第一搜尋步驟，係將j設為m，j代表該些狀態數值之一數值順序參數，m代表該些狀態數值之數量；一第二搜尋步驟，係確認該些狀態數值之一第j者是否為0；當該些狀態數值之該第j者為0時，將該些狀態數 值之該第j者設為1，k設為k+1，該些狀態向量之該第k者設為該些狀態數值，SUM設為SUM+1，然後執行一第四搜尋步驟；及當該些狀態數值之該第j者不為0時，執行一第三搜尋步驟；該第三搜尋步驟，係將該些狀態數值之該第j者設為0，並確認j是否大於1；當j大於1時，j設為j-1，SUM設為SUM-1，然後執行該第二搜尋步驟；及當j小於等於1時，執行該第四搜尋步驟；及該第四搜尋步驟，係確認SUM是否等於m；當SUM等於m時，該些狀態向量之一第1者至該第k者為所有之該些路徑之該些狀態向量；及當SUM不等於m時，執行該第一搜尋步驟。
- 如請求項11所述之基於二進位樹搜尋法之網路評估系統，其中，當該節點集合與該弧集合之該者為該節點集合時，當其中一該狀態數值等於0時，對應其中該一狀態數值之其中該一節點處於一非連結狀態；及當其中一該狀態數值等於1時，對應其中該一狀態數值之其中該一節點處於一連結狀態；及當該節點集合與該弧集合之該者為該弧集合時，當其中一該狀態數值等於0時，對應其中該一狀態數 值之其中該一弧處於該非連結狀態；及當其中一該狀態數值等於1時，對應其中該一狀態數值之其中該一弧處於該連結狀態。
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| US5790546A (en) * | 1994-01-28 | 1998-08-04 | Cabletron Systems, Inc. | Method of transmitting data packets in a packet switched communications network |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220156325A1 (en) | 2022-05-19 |
| TW202220416A (zh) | 2022-05-16 |
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