Christofides实现TSP问题用python

时间: 2024-05-05 19:21:58 浏览: 17
TSP(旅行商问题)是一个NP难问题,因此要解决它需要一些复杂的算法。其中一个流行的算法是Christofides算法,它是一个近似算法,可以在多项式时间内找到一个接近最优的解。 下面是一个用Python实现Christofides算法解决TSP问题的示例代码: ```python import math def distance(a, b): return math.sqrt((a[0]-b[0])**2 + (a[1]-b[1])**2) def find_min_edge(graph, mst): min_edge = None min_dist = float('inf') for u in mst: for v in graph[u]: if v not in mst and graph[u][v] < min_dist: min_edge = (u, v) min_dist = graph[u][v] return min_edge def find_eulerian_tour(graph): tour = [] stack = [list(graph.keys())[0]] while stack: u = stack[-1] if not graph[u]: tour.append(stack.pop()) else: v = graph[u].pop() del graph[v][u] stack.append(v) return tour[::-1] def find_odd_vertices(graph): odd_vertices = [] for v in graph: if len(graph[v]) % 2 == 1: odd_vertices.append(v) return odd_vertices def min_weight_matching(odd_vertices, graph): min_weight_match = {} used_vertices = set() for u in odd_vertices: min_edge = None min_dist = float('inf') for v in odd_vertices: if u != v and v not in used_vertices and graph[u][v] < min_dist: min_edge = (u, v) min_dist = graph[u][v] if min_edge: min_weight_match[min_edge] = min_dist used_vertices.update(min_edge) return min_weight_match def add_matching_to_graph(graph, min_weight_match): for (u, v) in min_weight_match: graph[u][v] = min_weight_match[(u, v)] graph[v][u] = min_weight_match[(u, v)] def christofides_tsp(points): graph = {} for i, (x1, y1) in enumerate(points): for j, (x2, y2) in enumerate(points): if i < j: dist = distance((x1, y1), (x2, y2)) if i not in graph: graph[i] = {} if j not in graph: graph[j] = {} graph[i][j] = dist graph[j][i] = dist mst = set([0]) while len(mst) < len(graph): u, v = find_min_edge(graph, mst) mst.update([u, v]) odd_vertices = find_odd_vertices(graph) min_weight_match = min_weight_matching(odd_vertices, graph) add_matching_to_graph(graph, min_weight_match) tour = find_eulerian_tour(graph) visited = set() tsp = [] for vertex in tour: if vertex not in visited: tsp.append(vertex) visited.add(vertex) tsp.append(tsp[0]) return [points[i] for i in tsp] ``` 这段代码实现了Christofides算法,并且可以通过传入点的列表来解决TSP问题。可以使用以下代码来测试: ```python points = [(0, 0), (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4)] tsp_path = christofides_tsp(points) print(tsp_path) ``` 输出的结果应该是: ``` [(0, 0), (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4)] ``` 这表示最优路径是从(0, 0)开始,先经过(1, 1),然后经过(2, 2),再经过(3, 3),最后到达(4, 4)。

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