要求用分支限界法写出编程代码,题目:印刷电路板将布线区域分成88个方格。其中第2行第3列的方格是封锁的,第3行第4列的方格是封锁的。布线的起始位置a是第1行第1列的方格,布线的终止位置b是第5行第3列的方格。求a到b的最短布线距离和布线的路径。
时间: 2024-02-03 18:12:14 浏览: 147
以下是使用分支限界法求解该问题的代码实现,使用 Python 语言编写:
```python
import heapq
# 定义布线区域的大小和封锁的方格
N = 88
block = [(2, 3), (3, 4)]
# 定义起始位置和终止位置
start = (1, 1)
end = (5, 3)
# 定义可行移动方向
dirs = [(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)]
# 计算两个位置之间的曼哈顿距离
def manhattan(p1, p2):
return abs(p1[0] - p2[0]) + abs(p1[1] - p2[1])
# 判断一个位置是否可行
def is_valid(pos):
if pos[0] < 1 or pos[0] > 5 or pos[1] < 1 or pos[1] > 8:
return False
if pos in block:
return False
return True
# 分支限界法求解最短布线距离和路径
def shortest_path(start, end):
# 初始化优先队列和已访问集合
pq = [(0, start, [start])]
visited = set()
# 循环直到找到终止位置或者队列为空
while pq:
# 取出当前最小代价的节点
cost, pos, path = heapq.heappop(pq)
if pos == end:
return cost, path
if pos in visited:
continue
# 将当前节点标记为已访问
visited.add(pos)
# 遍历所有可行的移动方向
for d in dirs:
new_pos = (pos[0] + d[0], pos[1] + d[1])
if is_valid(new_pos) and new_pos not in visited:
new_cost = cost + manhattan(pos, new_pos)
new_path = path + [new_pos]
heapq.heappush(pq, (new_cost, new_pos, new_path))
# 没有找到可行路径
return None
# 调用函数求解最短布线距离和路径
result = shortest_path(start, end)
if result:
print("最短布线距离:", result[0])
print("布线路径:", result[1])
else:
print("无法找到可行路径!")
```
代码中使用了 Python 标准库中的 `heapq` 模块来实现优先队列,以便按代价从小到大的顺序处理节点。在 `shortest_path` 函数中,首先将起始位置和其到起始位置的路径加入优先队列中,然后循环处理队列中的节点,直到找到终止位置或者队列为空。在每次处理节点时,先检查该节点是否已经被访问过,如果是则跳过;否则计算出该节点到起始位置的代价,并将其加入优先队列中。在计算代价时,使用曼哈顿距离即可。最后,如果找到了可行路径,则返回最短布线距离和路径;否则返回 None。
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