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超级立方体小记

时间:2014-06-15 14:42:41      阅读:145      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:图论   算法   


在多指令流多数据流MIMD里面有用到基于超立方体互联的网络结构,

用《图论导引》里面简单的描述,就是处理器能通信,当且仅当他们的邻接(k元祖代表了处理器的地址)


一个 k 维立方体(或者超立方体Qk)是一种简单图,每个顶点{0,1}标记的k元祖来表示。

相邻的顶点之间的 k 元祖只有一个位置上数字不同,Qk 的生成立方体 Qj 和 Qj 本身同构。


这是Q3的表示:

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仔细观察会发现,Qk图里面的每条边链接的两个顶点的k元祖里的1的个数一端是奇数,另一端为偶数,

因此包含奇数个数 1 的点可以当做一个集合,偶数的也可以,所以 Qk 为二分图。

显而易见 Qk 有 2^k个顶点,每个顶点度为 k ,那么 Qk 里面会有 k* (2^k) / 2 条边。


Qk 里面有多少个 Qj 呢?

那么到底什么是( 1,1,0,0,1,0,.............,1 ) 呢?

想想也就是 k 维世界的坐标,那么隔绝掉一维或者几个维度,剩下的就是那个世界里的空间变化情况。

可以这样想,k 维度空间的世界里面固定 j 维,假设在这样 j 维的世界里面只生产拥有 j 个维度的事物,

也就是元祖里面还剩下 k - j 个元素没有被固定,每个 j 维世界都有 2^( k - j ) 个事物( Qj ),

那么 Qk 里面就一共有 C( k,j ) * 2^( k - j ) 个 Qj。


这是一个Q4图,Q4可以看做由一个Q3沿着某个维度移动一定距离,

然后将点对链接在一起得到的。里面有8 == C(4,3) * 2^1 个Q3(绿)。

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应用:

1.E-立方体路由算法

比如给定立方体中的起始点 s 和终止点 d,问从 s 到 d 的最短路径

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步骤:

1.计算方向位,r[i] = s[i-1] xor d[i-1],其中i = 1,,,n

令 i = 1, v = s

2.若r[i] == 1,则从当前节点寻找下一节点 v xor 2^(i-1)

若r[i] == 0,跳过

3.i = i + 1,若 i <= n, 转2,否则退出


假设这里 s = 0110,d = 1101

step1.计算方位,r = s xor d = 1011

step2.因为 r[1] == 1,v = 0110 xor 0001 = 0111, i = 1

step3.因为 r[2] == 1,v = 0111 xor 0010 = 0101, i = 2

step4.因为 r[3] == 0,跳过 v = 0101, i = 3

step5.因为 r[4] == 1,v = 0101 xor 1000 = 1101 = d, i = 4, end

路径为 0110 -> 0111 -> 0101 -> 1101


2.任意子连通 N 维立方体路由算法

先睡了





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原文地址:http://blog.csdn.net/pandora_madara/article/details/30901299

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