图论与网络模型_中国邮递员问题
- 格式:pdf
- 大小:283.66 KB
- 文档页数:9


中国邮路问题中国邮递员问题⼀个邮递员送信,要⾛完他负责投递的所有街道(所有街道都是双向通⾏的且每条街道能够经过不⽌⼀次),完毕任务后回到邮局,应按如何的路线⾛,他所⾛的路程才会最短呢?解决⽅式1、图论建模因为街道是双向通⾏的,我们能够把它看成是赋权⽆向连通图,将路⼝模型为点,街道模型为边,街道的长度就是每条边的权值,问题转化为在图中求⼀条回路,使得回路的总权值最⼩。
1.1最理想的情况若图中有欧拉回路,由于欧拉回路通过全部的边,因此不论什么⼀个欧拉回路即为此问题的解。
1.2若G仅仅有两个Vi,Vj则有从Vi到Vj的欧拉迹,从Vj回到Vi则必须反复⼀些边,使反复边的总长度最⼩,转化为求从Vi到Vj的最短路径。
算法:1)找出奇点Vi,Vj之间的最短路径P;2)令G’ = G + P;3)G’为欧拉图,G’的欧拉回路即为最优邮路。
1.3普通情况,奇点数⼤于2的时,邮路必须反复很多其它的边。
Edmonds算法(匈⽛利算法)思想:步骤:1)求出G全部奇点之间的最短路径和距离;2)以G的全部奇点为结点(必为偶数),以他们之间的最短距离为节点之间边的权值,得到⼀个全然图G1;3)将M中的匹配边(Vi,Vj)写成Vi与Vj之间的最短路径经过的全部边集合Eij;4)令G’ = G U { Eij | (Vi,Vj)属于M},则G’是欧拉图,求出最优邮路。
2、详细模块实现2.1最短路径⽤ Dijkstra算法计算Dijkstra算法是⼀种最短路径算法,⽤于计算⼀个节点到其他全部节点的最短路径。
2.1.1算法思想:按路径长度递增次序产⽣最短路径算法: 把V分成两组: 1)S:已求出最短路径的顶点的集合 2)V-S=T:尚未确定最短路径的顶点集合将T中顶点按最短路径递增的次序增加到S中,保证:1)从源点V0到S中各顶点的最短路径长度都不⼤于从V0到T中不论什么顶点的最短路径长度 2)每⼀个顶点相应⼀个距离值 S中顶点:从V0到此顶点的最短路径长度 T中顶点:从V0到此顶点的仅仅包含S中顶点作中间顶点的最短路径长度2.1.2求最短路径步骤 1)初始时令 S={V0},T={ 其余顶点},T中顶点相应的距离值 若存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)为<V0,Vi>弧上的权值;若不存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)为∝ 2)从T中选取⼀个其距离值为最⼩的顶点W且不在S中,增加S 3)对S中顶点的距离值进⾏改动:若加进W作中间顶点,从V0到Vi的距离值缩短,则改动此距离值;反复上述步骤2、3,直到S中包括全部顶点,即W=Vi为⽌2.2图的连通性測试检測⽤户输⼊的图是否是连通图,不是的话没办法求解,提醒⽤户⼜⼀次输⼊。
中国邮路问题及解决方案中国邮递员问题一个邮递员送信,要走完他负责投递的全部街道(所有街道都是双向通行的且每条街道可以经过不止一次),完成任务后回到邮局,应按怎样的路线走,他所走的路程才会最短呢?解决方案1、图论建模由于街道是双向通行的,我们可以把它看成是赋权无向连通图,将路口模型为点,街道模型为边,街道的长度就是每条边的权值,问题转化为在图中求一条回路,使得回路的总权值最小。
1.1最理想的情况若图中有欧拉回路,因为欧拉回路通过所有的边,因此任何一个欧拉回路即为此问题的解。
1.2若G只有两个奇点Vi,Vj则有从Vi到Vj的欧拉迹,从Vj回到Vi则必须重复一些边,使重复边的总长度最小,转化为求从Vi到Vj的最短路径。
算法:1)找出奇点Vi,Vj之间的最短路径P;2)令G’ = G + P;3)G’为欧拉图,G’的欧拉回路即为最优邮路。
1.3一般情况,奇点数大于2的时,邮路必须重复更多的边。
Edmonds算法(匈牙利算法)思想:步骤:1)求出G所有奇点之间的最短路径和距离;2)以G的所有奇点为结点(必为偶数),以他们之间的最短距离为节点之间边的权值,得到一个完全图G1;3)将M中的匹配边(Vi,Vj)写成Vi与Vj之间的最短路径经过的所有边集合Eij;4)令G’ = G U { Eij | (Vi,Vj)属于M},则G’是欧拉图,求出最优邮路。
2、具体模块实现2.1最短路径用 Dijkstra算法计算Dijkstra算法是一种最短路径算法,用于计算一个节点到其它所有节点的最短路径。
2.1.1算法思想:按路径长度递增次序产生最短路径算法:把V分成两组:1)S:已求出最短路径的顶点的集合2)V-S=T:尚未确定最短路径的顶点集合将T中顶点按最短路径递增的次序加入到S中,保证:1)从源点V0到S中各顶点的最短路径长度都不大于从V0到T中任何顶点的最短路径长度2)每个顶点对应一个距离值S中顶点:从V0到此顶点的最短路径长度T中顶点:从V0到此顶点的只包括S中顶点作中间顶点的最短路径长度2.1.2求最短路径步骤1)初始时令 S={V0},T={ 其余顶点},T中顶点对应的距离值若存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)为<V0,Vi>弧上的权值;若不存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)为∝2)从T中选取一个其距离值为最小的顶点W且不在S中,加入S3)对S中顶点的距离值进行修改:若加进W作中间顶点,从V0到Vi的距离值缩短,则修改此距离值;重复上述步骤2、3,直到S中包含所有顶点,即W=Vi为止2.2图的连通性测试检测用户输入的图是否是连通图,不是的话没办法求解,提醒用户重新输入。