输入:待排列的全部圆的半径R集合,圆的总数n 输出:最小圆排列距离Vmin,最优排列方案Path 算法: 1. 令Vmin为一个理论上绝对足够长的距离, Path=[] 2. 令ANode=zeros(n+1,n), ANode(1,:)=1:n, ANode(n+1,:)=1 (最后一行记录X中已确定部分数量) 3. 根据ANode(:,1)的信息计算出AVal和ABound(利用代价函数)对应的值 4. 当ANode非空时循环 5. --令AVal中最小值下标为loc, 则令X=ANode(1:n,loc), k=ANode(n+1,loc) 6. --如果ABound(loc)小于Vmin 7. ----对X(k+1)={1,2,...,n}-{X(1),X(2),...,X(k)}进行循环 8. ------如果k+1小于n, 即X(1:(k+1))为非叶结点 9. --------令lb为由X的前k+1个部分信息利用代价函数计算出的ABound的值 10. --------若lb小于Vmin,则把[X;k+1]加入ANode,把X对应的当前价值加入AVal,把lb加入Abound 11. ------否则 12. --------计算X的当前价值,并确定是否更新Vmin和Path 13. --从ANode中删去第loc列,从AVal中删去第loc个元素,从ABound中删去第loc个元素写出其对应的Matlab 程序

时间: 2024-02-09 07:12:14 浏览: 115
根据题目描述,我们可以使用分支定界法求解最小圆排列距离和最优排列方案。具体实现如下: ```matlab function [Vmin, Path] = calc_circle_arrange_distance(R, n) % 输入: 待排列的全部圆的半径R集合,圆的总数n % 输出: 最小圆排列距离Vmin,最优排列方案Path % 初始化 Vmin = inf; Path = []; % 初始化 ANode ANode = zeros(n+1, n); ANode(1,:) = 1:n; ANode(n+1,:) = 1; % 计算 AVal 和 ABound AVal = zeros(1, n); ABound = zeros(1, n); for i = 1:n X = ANode(1:n, i); k = ANode(n+1, i); [AVal(i), ABound(i)] = calc_circle_arrange_cost(X, k, R); end % 分支定界 while any(ANode) % 找到 AVal 中最小值 [val, loc] = min(AVal); X = ANode(1:n, loc); k = ANode(n+1, loc); lb = ABound(loc); % 如果 ABound(loc) 小于 Vmin if lb < Vmin % 对 X(k+1)={1,2,...,n}-{X(1),X(2),...,X(k)} 进行循环 for i = setdiff(1:n, X) % 如果 X(1:(k+1)) 为非叶结点 if k+1 < n Y = [X; i]; [val, bound] = calc_circle_arrange_cost(Y, k+1, R); if bound < Vmin % 把 [X;k+1] 加入 ANode ANode(1:n, end+1) = Y; ANode(n+1, end) = k + 1; % 把 X 对应的当前价值加入 AVal AVal(end+1) = val; % 把 lb 加入 ABound ABound(end+1) = bound; end else % 计算 X 的当前价值 val = calc_circle_arrange_length(X, n, R); % 确定是否更新 Vmin 和 Path if val < Vmin Vmin = val; Path = X; end end end end % 从 ANode 中删除第 loc 列 ANode(:, loc) = []; % 从 AVal 中删除第 loc 个元素 AVal(loc) = []; % 从 ABound 中删除第 loc 个元素 ABound(loc) = []; end end function [val, bound] = calc_circle_arrange_cost(X, k, R) % 计算圆排列的价值和下界 n = length(R); if k == n val = calc_circle_arrange_length(X, n, R); bound = val; else val = R(X(1)) + 2 * sum(sqrt(R(X(1:k)) .* R(X(2:k+1)))) + calc_circle_arrange_length(X(k+1:n), n-k, R); bound = val + calc_circle_arrange_bound(X, k, n, R); end end function bound = calc_circle_arrange_bound(X, k, n, R) % 计算圆排列的下界 if k == n-1 bound = R(X(k+1)); else d = R(X(k+1)) + R(X(k+2)) + sqrt(R(X(k+1)) * R(X(k+2))); for i = k+3:n d = d + R(X(i)) + sqrt(R(X(i-1)) * R(X(i))); end bound = d; end end function val = calc_circle_arrange_length(X, n, R) % 计算圆排列的长度 val = R(X(1)) + 2 * sum(sqrt(R(X(1:n-1)) .* R(X(2:n)))) + R(X(n)); end ``` 其中,`calc_circle_arrange_cost` 函数用于计算圆排列的价值和下界,`calc_circle_arrange_bound` 函数用于计算圆排列的下界,`calc_circle_arrange_length` 函数用于计算圆排列的长度。在分支定界的过程中,我们维护了一个 ANode 矩阵,其中每一列对应一个排列方案,第一行到第 n 行是排列方案中每个圆的编号,第 n+1 行是已确定部分的数量。同时,我们还维护了 AVal 和 ABound 两个向量,分别对应排列方案的价值和下界。我们从 AVal 中选取最小值,根据对应的排列方案进行分支,并更新 ANode、AVal 和 ABound。在计算完成后,Vmin 和 Path 分别表示最小圆排列距离和最优排列方案。
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