Petlq网本原可重复向量的求解算法及实现

来源:南粤论文中心 作者:岳昊,美哲辉,刘关俊 发表于:2010-04-03 10:15  点击:
【关健词】Petri鞠;本原胃邋复商量集;算法
攘篓:Petri璃本艨簟重麓向量是一令重要结药挫壤。本文定义了爨N翡《重复向量袅交纂pre-SPRV(N),话明一参鼹钓本 原可重复向薰集是唯一的,蒡且给出它的一个求解算法.算法觜先求出网N变迂扩充网的所有极小n不变量。街此求得N的一 个可重复向黄表出集,然詹依次考察其中的每一个向量,将其中的多余向薰去掉,得出蹦N的本原可重筻向薰条.最詹算滋被 实琨并藤于蜜饲默展示算汝幢能,翱关算法镌程序蜜瑰虿缓锋为积有Petri瓣分析工葵的一夺经伟。

1引言

Petri鼹俸为系统建攘襁分糖的王瑟殴被∥泛痰爝乎多 个领域¨“。瓤重复囱量是petri网巾一个重要的结构性质,它 反映的是一缎变迁引发后每个库所中的托肯数目都不会减 少,淄魏,可鬟复溺量在判定瓣静鸯赛还燕黉界土起簧莺簧的 俸瓣¨j.孓不变量是一种特殊酶胃踅复离蠡.公警赣、弱公平 性与一个系统的戈饥饿性有豢密切的关系⋯,可重复向爨在 判定网的公平性、弱公平住中起着举足轻重的作用¨j.因此, 霹羹复淘量的求瓣楚一项非常重娶的鼍佟.壶予一个阏若存 在霹重复恳艇,剃一定有焉穷多个耀重复囊基,掰以~般求解 可煎复向量的算法求的都是那些有限个“基本的”可重复向 量.铡如文献[1]中所述的本源可重复向量集,以及文献[2】 所掇出的基本可璧复向量集.为了求一个网的本原胃重复向 量集sPRy(Ⅳ),本文在【2】的基础上把羯题的求瓣淘藏推进 一步,诞明7一个网的本原可踅复向量集是唯一的,并且给出 了它的~个求解算法,最藤算法筏实现并用于实铡以展示算 法饿能,相关算法的程序实现可以作为融有Petri网分析工具 静一令缀捧.
2基本概念和有关结论

数学上定义过耀阏维数向燕之闻的一种序关系;大小关 系.设置,鹚是两个^维宴数向慧,若对Vf《ll,2,⋯,厅},都 有鼍(f)《鼍(f),鲻称xl,j、予等予墨;若鼍《鼍虽存在≠毫
{l,2,⋯,嚣}傻褥Xl(1)《鼍(f),剥Xl《憝,称鼍,l、予恐。这
种关系是~张骟廖关系,不是垒序关系,也就是说,按照这静 定义,并不是任意两个n维向量都可以比较太小,本文沿用这 种定义.下面是有关Petri潮的~鎏基本概念裾基本褒论.
定义1Hj。&蠛瘸是一今霞嚣组∑=《S,如F。残),其中 S熬为库艨纂,f称为交迁集,嬲者苓樱交,用lSI和Irl分别 表示库所数和变迁数,,g(S×r)U(T×S)称为网的流关
系,材:舢{0,l,2,⋯}蹙∑的一个标谈,对毒糕SUT记:
‘工={Y《SUTI(y,善)∈F}。 毒’;{YeSUTI(岁,善)毫F}
Petri网具有如下变迁发生规则:
1)对于变迁t£T,着
V罩戚s:葶E‘卜喇(萱)≥l,剃称标谈膨下变迁t掰弓f发, 记嚣碰t>.


较稿嚣期:20084)44)1收修放穑疆勰:2008-06-06鏊衾矮越:嚣家蠢然释学基焱壤譬(60673053)资蘩。               捧考篱奔:蒜羡,男,1980掣
生,博士研究生。CCF学生会爨,礅究方向为Petri网理沦及液用;吴哲辉,男,1941年嫩.教授,博士生导师,CCF理攀,研究方l句为Petri网理论及
瘟蹋、箅法设谛与分褥、形式漆言≮自动辊毽论等;翅美俊,鬓,1978年缝,麓教,研究努海菇&蠛溺瀵论获斑矮。
2)着M[t>M’,贝Ⅱ对VJEs,
姿苫《’萎.}。
(Xl。近.⋯,墨)1
#
 
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肘7(J)={肘(覃)+1    当苫《t‘.‘t
【艇(葶)           其它 用图形表示Petri网时,用圆圈表示一个库所,各靡所的
标记数在图潮凑用数字或隳点表承,用一令小舔形表零一个
变迁,若(工,Y)E F,则从工到Y划一条有向边.Petri网的网结 构蟊薹躅关联簸阵来表示,蹩阵的每爨对应一个霹耩,每梦ll对应 一个变迁,若变迁的发生使得库所的标记增加或减少一个,则 关联矩阵中对应元豢的筐必1或-l,否则势0。
为了表逑方便,在本文中,网的关联矩阵的行对应于库 所,列对应予变迁,这同【l】孛的终定正好耀反,矮这种方法 定义的关联瓶阵,有关文献一般都用C表示而不用A.不失一 般性,在本文中,我们依然孀A来表示网的关联矩阵。
Pc廿i网孔不变嫩和s•不变量的有关定义在Petfi网的经 典文献[6】中已有表述,弘不变量定义为穷程AX=0的任意 其分鬣为整数的解x,【6]中随后定义的极小鼻不变量和极 小支集上的极小p不变量都是针对非负的兀不变量,鄹方程 AX=O的非负整数解.在Petri网国内的经典专著[4]中。曩不 变量的定义阉[6】,极小奠不变量([4】中称为最小黔不变 量)的定义也是针对菲负的『.不变量.因此本文沿用国内另 一经典专著[1]中的定义,将非平凡非负F不变蹙称力D不
变置.
定义2¨J.设N一(S,r;F)为一个网,A为网Ⅳ的关联矩 阵,如果菲平凡的菲负整数向量x满足AX=0。强lj称x为Ⅳ 的一个弘不变量.其中非平凡的非负整数向量是指这个向量 的分豢不全为0且每一个分置都怒菲负熬数.
定义3uo.设N=(s,乃,)为一个网,lTI=抖.如果墨是 网Ⅳ的一个誊不交鬣,显{薹意满足X<墨的抖缭饕负整数向 量x都不是网Ⅳ的弘不变量,则称而是网Ⅳ的一个极小弘 不变薰.(其中有关融量太,j、缒定义说赘袭本节嚣始位鼗)
引理1LlJ.一个网Ⅳ的任意一个乃不变量都是网Ⅳ的极 夺孓不变量酶嚣受整系数线性组会.
定义4⋯.设Ⅳ=(S,r;F)为一个网。A为网Ⅳ的关联矩 阵,如栗秀《露一lfl)维毒}平鼠酶菲受整数随量x瀵是AX>,O。 则称x为JⅣ的一个可重复向景.
定义5H’。设N=(s,是尹)茭一个网,鼍,鼍,⋯,墨是耀
jv的一组可重复向置.如果
l>任意鼍《i£ll,2,⋯,k})都零毙被萎,⋯。磊,鼍+,,
⋯,鼍非负整系数线性表出。
2)辩的任意一个可重复惫量都毒被墨,鼍,⋯,鼍棼受 整系数线性表出,那么称{墨,x2,⋯,墨}为Ⅳ的一个本原可 重复愈霆集,记失SPRV.(或SPRV(N)),靼
,                                                                      SPRVs={墨,x2,⋯。墨} 每—个薯《f=l,2,⋯,意)蕈l:力Ⅳ的一个本原可鲞复惫
鬣.
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