给定n 个城市的集合{1,2, …,n},旅行商从住地城市1出发,需要到城市2、3、…、n去推销商品,最后返回城市1,若任意两个城市间的距离已知,则该旅行商应如何选择其最佳行走路线,使得所走的路程最短?(注:TSP问题可以抽象为图模型,采用邻接矩阵作为存储结构) 输入格式: 有多组测试数据,每组数据的第一行为正整数n(2<n<10),表示n个城市,接下来n行是网图的邻接矩阵,每行按点的编号从小到大的顺序输入n个整数xj(0<=xj<=500,或者xj=9999)表示行顶点i与列顶点j之间的距离,其中9999表示两顶点没有边,即两个顶点的距离为无穷。(注:边上带权的图称为网图,权值表示两个城市的距离) 输出格式: 对于每组数据,请在一行里输出旅行商所走的最短路程,如果不存在最短路程则输出"no exist"。给出多种代码方案
时间: 2024-02-25 19:58:32 浏览: 167
这是一个经典的旅行商问题,可以使用动态规划或者回溯法来解决。
动态规划解法:
假设dp[i][S]表示从城市1出发,已经走过集合S中的城市,最后到达城市i的最短距离。其中,S是一个二进制数,每个二进制位表示对应城市是否走过,例如S=101表示已经走过城市1和3,但是还没有走过城市2。
初始状态为dp[1][1]=0,表示从城市1出发到达城市1的距离为0。转移方程为dp[i][S]=min{dp[j][S-{i}]+dist[j][i]},其中j是已经走过的城市,dist[j][i]表示从城市j到城市i的距离。
最终的答案为min{dp[i][(1<<n)-1]+dist[i][1]},其中i表示最后一个到达的城市,(1<<n)-1表示所有城市都已经走过。
代码如下:
```python
import sys
INF = 99999999
def tsp(n, dist):
dp = [[INF] * (1<<n) for _ in range(n+1)]
dp[1][1] = 0
for S in range(1<<n):
for i in range(2, n+1):
if not (S & (1<<(i-1))):
continue
for j in range(1, n+1):
if S & (1<<(j-1)):
dp[i][S] = min(dp[i][S], dp[j][S^(1<<(i-1))] + dist[j][i])
ans = INF
for i in range(2, n+1):
ans = min(ans, dp[i][(1<<n)-1] + dist[i][1])
if ans == INF:
print("no exist")
else:
print(ans)
if __name__ == '__main__':
while True:
n = int(input())
if n == 0:
break
dist = [[INF] * (n+1) for _ in range(n+1)]
for i in range(1, n+1):
line = list(map(int, input().split()))
for j in range(1, n+1):
if line[j-1] == 9999:
dist[i][j] = INF
else:
dist[i][j] = line[j-1]
tsp(n, dist)
```
回溯法解法:
回溯法的思路比较简单,就是枚举所有可能的路径,然后选取最短的路径作为答案。
具体来说,可以定义一个visited数组表示每个城市是否已经走过,然后从城市1开始进行深度优先搜索,每次搜索到一个城市时,标记visited数组,然后递归搜索下一个城市,直到所有城市都被走过,然后计算这条路径的距离,更新答案。最后返回最短路径的长度。
代码如下:
```python
import sys
INF = 99999999
def tsp(n, dist):
visited = [False] * (n+1)
visited[1] = True
ans = [INF]
def dfs(curr, length, cnt):
if cnt == n:
ans[0] = min(ans[0], length + dist[curr][1])
return
if length >= ans[0]:
return
for i in range(1, n+1):
if not visited[i]:
visited[i] = True
dfs(i, length+dist[curr][i], cnt+1)
visited[i] = False
dfs(1, 0, 1)
if ans[0] == INF:
print("no exist")
else:
print(ans[0])
if __name__ == '__main__':
while True:
n = int(input())
if n == 0:
break
dist = [[INF] * (n+1) for _ in range(n+1)]
for i in range(1, n+1):
line = list(map(int, input().split()))
for j in range(1, n+1):
if line[j-1] == 9999:
dist[i][j] = INF
else:
dist[i][j] = line[j-1]
tsp(n, dist)
```
这两种方法的时间复杂度都是O(n^22^n),在实际应用中,对于大规模的数据,可能会超时。可以使用一些优化技巧,例如剪枝等,来提高效率。
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