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ネットワークスペシャリスト 2021年 午前204


問題文

図のネットワークで、数字は二つの地点間で同時に使用できる論理回線の多重度を示している。X地点からY地点までには同時に最大幾つの論理回線を使用することができるか。
ネットワークスペシャリスト 2021年 午前2 問04の問題画像

選択肢

8
9
10(正解)
11

ネットワークの最大同時論理回線数【午前2 解説】

要点まとめ

  • 結論:X地点からY地点まで同時に使用できる論理回線の最大数は10本です。
  • 根拠:ネットワークの多重度は最大フロー問題として解き、各辺の容量制約を考慮して最大流量を求めます。
  • 差がつくポイント:複雑なネットワークで複数経路が絡む場合、単純な辺の和ではなくフロー保存則と容量制約を正確に適用することが重要です。

正解の理由

この問題は最大フロー問題の典型で、XからYまでの最大同時論理回線数はネットワークの最大フロー値に等しいです。
与えられた各辺の容量(多重度)を考慮し、複数の経路を通じて流せる最大の合計値を計算すると10となります。
単純にXから直接つながる辺の容量合計(4+4+3=11)ではなく、途中の中継点の容量制約や経路の重複を考慮すると10が最大値です。
したがって、選択肢の中でウ: 10が正解です。

よくある誤解

  • Xから直接出る辺の容量合計をそのまま最大流と誤認しやすいです。
  • 中間ノードの容量制約や複数経路の重複を無視して計算する誤りが多いです。

解法ステップ

  1. 問題のネットワークを最大フロー問題として捉える。
  2. 各辺の容量(多重度)をフローの上限として設定する。
  3. XからYまでの複数経路を探索し、容量制約を満たす最大の流量を計算する。
  4. フロー保存則を適用し、途中ノードでの流入と流出のバランスを確認する。
  5. すべての経路の流量を合計し、最大流量を求める。
  6. 選択肢と照合し、最大流量に最も近い値を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

  • ア: 8
    → Xからの辺容量合計は11だが、途中の制約を考慮すると8は過小評価。
  • イ: 9
    → 途中の経路制約を考慮すると9も不足。最大流は10であるため不正解。
  • ウ: 10
    → 正解。最大フロー計算の結果、10が最大同時論理回線数。
  • エ: 11
    → Xからの辺容量合計は11だが、途中のノードや辺の容量制約で11は流せない。

補足コラム

最大フロー問題はネットワークの容量制約の中で「どれだけの流量を送れるか」を求める問題です。
フォード・ファルカーソン法やエドモンズ・カープ法などのアルゴリズムで解くことが多く、情報処理技術者試験でも頻出テーマです。
論理回線の多重度は容量として扱い、複数経路の流量合計が最大流となります。

FAQ

Q: なぜ単純にXからの辺の容量合計を答えないのですか?
A: 中間ノードや経路の容量制約により、Xから出る容量全てをYまで流せるとは限らないためです。
Q: 最大フロー問題はどのように解くのが効率的ですか?
A: エドモンズ・カープ法などのアルゴリズムを使い、増加パスを繰り返し探索して最大流を求めます。

関連キーワード: 最大フロー、ネットワーク容量、論理回線多重度、フォード・ファルカーソン法、エドモンズ・カープ法
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