动态规划旅行商问题,要求输出最优路径
时间: 2023-07-26 10:25:24 浏览: 72
动态规划旅行商问题是一个经典的NP问题,要求找到一条路径,使得该路径穿过所有城市恰好一次,且路径长度最短。下面是该问题的解决步骤:
1. 状态定义:定义状态dp[i][j]表示当前在城市i,已经访问过城市集合j中的所有城市的最短路径长度。
2. 状态转移方程:dp[i][j] = min(dp[k][j-{k}] + dis[k][i]),其中k表示从j中选取一个城市作为上一个访问的城市,dis[k][i]表示从城市k到城市i的距离。
3. 边界条件:所有城市都没有访问过的情况下,dp[i][0] = dis[0][i],表示从起点到达城市i的距离。
4. 最终答案:最终的答案为dp[0][(1<<n)-1],其中n表示城市的数量,(1<<n)-1表示所有城市的集合。
5. 输出最优路径:可以根据dp数组回溯得到路径。具体地,从dp[0][(1<<n)-1]开始,对于每个状态dp[i][j],找到一个城市k,使得dp[i][j] = dp[k][j-{k}] + dis[k][i],并且dis[k][i]最小,将k加入路径中,继续回溯。
最后得到的路径就是最优路径。
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python 旅行商最优路径 动态规划代码
以下是一个使用动态规划解决旅行商问题(TSP)的Python代码示例:
```python
import numpy as np
def tsp_dp(distance_matrix):
num_cities = distance_matrix.shape[0]
all_sets = 2 ** num_cities
dp = np.full((num_cities, all_sets), -1) # 初始化动态规划表
def tsp(mask, pos):
if mask == all_sets - 1: # 所有城市都已经访问过了
return distance_matrix[pos][0] # 返回回到起始城市的距离
if dp[pos][mask] != -1: # 如果已经计算过该状态,则直接返回结果
return dp[pos][mask]
ans = float('inf') # 初始化最小距离为正无穷
for city in range(num_cities):
if (mask >> city) & 1 == 0: # 如果城市未访问过
new_mask = mask | (1 << city) # 将该城市添加到访问集合中
distance = distance_matrix[pos][city] + tsp(new_mask, city)
ans = min(ans, distance) # 更新最小距离
dp[pos][mask] = ans # 记录结果
return ans
return tsp(1, 0)
# 示例使用
distance_matrix = np.array([
[0, 10, 15, 20],
[10, 0, 35, 25],
[15, 35, 0, 30],
[20, 25, 30, 0]
])
print("最优路径长度:", tsp_dp(distance_matrix))
```
该代码使用动态规划思想求解旅行商问题,其中 `distance_matrix` 是一个表示城市之间距离的矩阵。代码使用了递归函数 `tsp` 来实现动态规划,并利用状态压缩技巧来记录城市的访问状态。最后输出的是最优路径的长度。
请注意,该代码仅仅计算了最优路径的长度,如果需要输出具体的路径,还需要进行额外的操作。
Python回溯法求解旅行商问题,输出最优路线和路线长度
以下是使用 Python 进行回溯法求解旅行商问题,并输出最优路线和路线长度的代码:
```python
import sys
def tsp_bt(graph):
n = len(graph)
visited = [False] * n
best_path = []
best_dist = sys.maxsize
# 从当前节点出发,走过的路径长度
def dfs(curr, total_dist, visited_cnt, path):
nonlocal best_dist, best_path
# 如果已经访问过所有节点,更新最优解
if visited_cnt == n:
total_dist += graph[curr][0] # 回到起点
if total_dist < best_dist:
best_dist = total_dist
best_path = path + [0] # 加上起点
return
# 搜索下一个节点
for i in range(n):
if not visited[i]:
visited[i] = True
dfs(i, total_dist + graph[curr][i], visited_cnt + 1, path + [i])
visited[i] = False
# 从起点开始搜索
visited[0] = True
dfs(0, 0, 1, [0])
return best_path, best_dist
```
其中,`graph` 是一个二维列表,表示各个点之间的距离。例如,`graph[i][j]` 表示从第 `i` 个点到第 `j` 个点的距离。这个函数返回的是最优路径以及对应的路线长度。
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