题目：基于顶点着色图的协同方案合并算法的研究与实现

空间任务的协同设计采用协同工程的概念和方法，通过有效地组织管理数据，高效、节约地支持空间任务项目的论证，提升项目论证水平。空间任务协同设计实施过程中，存在设计方案耦合强、数据一致性差、数据变更难等问题。本文重点围绕传统协同论证过程中非结构化方案数据难以自动合并的问题进行深入研究。提出了一种单个方案的树状结构化表示方法和方案依赖关系的顶点着色图模型，设计并实现一种自动合并依赖方案的算法，数据验证表明算法能够解决寻找所有方案的问题。将顶点着色图的概念引入到协同工程中，为协同数据管理提供了一个研究思路。

首先，针对单个方案包含的非结构化数据种类众多，数据之间关系复杂的问题，设计一种树状结构化方案模型。该模型将不同类型的数据以树节点的方式存储，将数据间的关系通过边表示，使得方案内的数据关系变得更加清晰、分类更加明确，为数据的自动化合并做好准备。根据方案间复杂依赖关系的特点，提出了一个顶点着色图模型，该模型中每个顶点都增加一个颜色维度属性，这样既能够表达方案与方案提出者的关系，也能够表达方案间的依赖关系，还能够描述最终合并后的方案。

其次，在顶点着色图模型基础上，设计了一个基于堆栈的搜索算法，从一个顶点出发查找出包含出发顶点的顶点着色子图。一个子图表达一个合并方案。代数算法不能求出全部解，而本算法可以求出全部解。暴力法可以求出全部解，但计算时间消耗很大。数据验证表明，本算法与暴力法比较，实验中运行时间是其1/106，该算法实现简单，实际中运行效率高，能够查找到所有的合并方案。

第三，当处理包含大数量顶点、边和颜色的大规模顶点着色图时，本文设计了一个基于消息传递模型的并行算法，该算法以顶点为独立的运算个体，每个顶点运算后，将向邻接顶点发送消息。消除了搜索算法对于堆栈的需求，既可以在单处理器计算机上执行计算，也可以分布式并行运算，从而提高算法的处理能力。