有一个含n个顶点(顶点编号为0~n-1)的带权图,用邻接矩阵数组A表示,采用分枝限界法求从起点s到目标点t的最短路径长度,以及具有最短路径长度的路径条数
时间: 2024-04-05 08:34:53 浏览: 137
好的,针对你的问题,我来解答一下。首先,我们需要明确分枝限界法的基本思想:将搜索过程中的所有可能路径,按照某种方式进行排序,并将不可能成为最优路径的路径舍弃,从而减少搜索范围,提高效率。
具体操作步骤如下:
1. 初始化:设置起点s的路径长度为0,将s插入到优先队列中。
2. 进入循环:从优先队列中取出路径长度最小的路径p,检查p的终点是否为目标点t,如果是,则返回路径长度和路径条数;否则,扩展p的所有后继节点,得到新路径,并计算新路径的长度,将新路径插入优先队列中。
3. 对优先队列中的所有路径进行排序,保留路径长度最小的前k条路径,舍弃其余路径。
4. 重复2-3步,直到优先队列为空,或者找到目标点t。
下面是具体的实现过程:
1. 定义一个节点类,包括当前节点编号、从起点到该节点的路径长度、从起点到该节点的路径条数、该节点的前驱节点。
2. 定义一个优先队列,用于存储所有可能的路径,按照路径长度进行排序。
3. 将起点s插入到优先队列中,设置起点到起点的路径长度为0,起点到起点的路径条数为1。
4. 进入循环,从优先队列中取出路径长度最小的路径p,检查p的终点是否为目标点t,如果是,则返回路径长度和路径条数;否则,扩展p的所有后继节点。
5. 对于每个后继节点v,如果v未被访问过,则计算从起点到v的路径长度和路径条数,并将v插入到优先队列中。
6. 对优先队列中的所有路径进行排序,保留路径长度最小的前k条路径,舍弃其余路径。
7. 重复4-6步,直到优先队列为空,或者找到目标点t。
最后,得到的最短路径长度和路径条数即为所求。
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用C++完整代码解决:有一个含n个顶点(顶点编号为0~n-1)的带权图,用邻接矩阵数组A表示,采用分枝限界法求从起点s到目标点t的最短路径长度,以及具有最短路径长度的路径条数
以下是C++代码实现:
```
#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
#include <cstring>
using namespace std;
const int MAXN = 100; // 最大顶点数
const int INF = 0x7FFFFFFF; // 无穷大
int n, s, t; // n表示顶点数,s表示起点,t表示终点
int A[MAXN][MAXN]; // 邻接矩阵数组
int dist[MAXN]; // 存储当前最短路径长度
int num[MAXN]; // 存储当前最短路径条数
bool vis[MAXN]; // 标记是否已访问
struct Node {
int u, d;
bool operator < (const Node& rhs) const {
return d > rhs.d; // 用于小根堆
}
};
void dijkstra() {
priority_queue<Node> q;
memset(vis, 0, sizeof(vis));
memset(num, 0, sizeof(num));
for (int i = 0; i < n; i++) {
dist[i] = INF;
}
dist[s] = 0;
num[s] = 1;
q.push({s, 0});
while (!q.empty()) {
int u = q.top().u;
q.pop();
if (vis[u]) continue;
vis[u] = true;
for (int v = 0; v < n; v++) {
if (A[u][v] != INF && !vis[v]) {
if (dist[u] + A[u][v] < dist[v]) {
dist[v] = dist[u] + A[u][v];
num[v] = num[u];
q.push({v, dist[v]});
} else if (dist[u] + A[u][v] == dist[v]) {
num[v] += num[u];
}
}
}
}
}
int main() {
cin >> n >> s >> t;
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
cin >> A[i][j];
if (A[i][j] == -1) {
A[i][j] = INF;
}
}
}
dijkstra();
cout << dist[t] << endl;
cout << num[t] << endl;
return 0;
}
```
其中,dijkstra函数实现了Dijkstra算法,用小根堆优化,求出起点到各个顶点的最短路径长度和最短路径条数。在主函数中,先读入图的邻接矩阵表示,然后调用dijkstra函数求解,最后输出结果。
有一个含n个顶点(顶点编号0~n-1)的带权图,用邻接矩阵数组A表示,采用分枝限界法求从起点s到目标点t的最短路径长度,以及具有最短路径长度的路径系数
以下是使用分枝限界法求解从起点s到目标点t的最短路径长度和具有最短路径长度的路径系数的C++代码示例:
```c++
#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
#include <cstring>
using namespace std;
const int INF = 0x3f3f3f3f; // 表示无穷大
int n; // 顶点数
int s, t; // 起点和终点
int A[100][100]; // 邻接矩阵数组,表示带权图
int dist[100]; // 存储从起点s到各个顶点的最短距离
int path[100]; // 存储最短路径
double path_coefficient[100]; // 存储最短路径的路径系数
// 定义状态结构体
struct State {
int vertex; // 当前顶点编号
int cost; // 当前已走过的路径长度
double path_coefficient; // 当前路径系数
bool operator < (const State& other) const {
return cost > other.cost; // 用于优先队列的比较函数
}
};
void dijkstra() {
memset(dist, INF, sizeof(dist)); // 初始化为无穷大
dist[s] = 0; // 起点到自身的距离为0
priority_queue<State> pq; // 定义优先队列
pq.push({s, 0, 1.0}); // 将起点加入队列
while (!pq.empty()) {
State state = pq.top();
pq.pop();
int vertex = state.vertex;
int cost = state.cost;
double path_coefficient = state.path_coefficient;
if (vertex == t) {
// 找到了终点,更新最短路径和路径系数
int i = 0, j = vertex;
while (j != s) {
path[i++] = j;
j = path[j];
}
path[i++] = s;
int len = i;
for (int i = 0, j = len - 1; i < len / 2; i++, j--) {
swap(path[i], path[j]);
}
path_coefficient = pow(path_coefficient, 1.0 / (len - 1));
printf("最短路径长度为:%d\n", cost);
printf("具有最短路径长度的路径系数为:%lf\n", path_coefficient);
printf("最短路径为:");
for (int i = 0; i < len; i++) {
printf("%d ", path[i]);
}
printf("\n");
return;
}
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (A[vertex][i] != INF && dist[i] > cost + A[vertex][i]) {
// 更新从起点s到顶点i的最短距离和路径系数
dist[i] = cost + A[vertex][i];
path_coefficient[i] = path_coefficient * A[vertex][i];
path[i] = vertex;
pq.push({i, dist[i], path_coefficient[i]});
}
}
}
}
int main() {
cin >> n >> s >> t;
memset(A, INF, sizeof(A)); // 初始化为无穷大
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
cin >> A[i][j];
}
}
dijkstra(); // 调用dijkstra算法求解最短路径
return 0;
}
```
上述代码中,我们使用了Dijkstra算法来求解从起点s到各个顶点的最短距离,同时在每次更新最短距离的时候,我们也更新了路径系数。在找到终点t之后,我们可以根据存储的路径信息来输出最短路径和路径系数。
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