道路规划[问题描述]对于如下地图,实现图的基本算法。[基本要求](1)以邻接表作交通图的存储结构,表示该图。(2)若要改建快速道路,要求能够连通图中所有的城市,且快速道路的修建成本最低(修建成本和距离成正比),求要改建道路及总长度(图的最小生成树)。(3) 针对用户所输入的两个城市、求出其最小距离,并输出所经历的城市及总距离。

时间: 2024-04-04 07:32:38 浏览: 35
为了实现道路规划的基本算法,我们可以采用以下步骤: 1. 将图存储为邻接表的形式,表示城市之间的道路连接关系和距离。 2. 使用Prim算法或Kruskal算法求解图的最小生成树,以确定改建快速道路的方案和总长度。 3. 对于用户输入的两个城市,使用Dijkstra算法或A*算法求解它们之间的最短距离,并输出所经历的城市和总距离。 具体实现时,可以使用Python等编程语言来编写程序。以下是伪代码实现: # 定义邻接表的数据结构 adjacency_list = { "city1": [("city2", distance1), ("city3", distance2), ...], "city2": [("city1", distance1), ("city4", distance3), ...], ... } # 定义Prim算法实现 def prim(adjacency_list): # 选取一个城市作为起点 start_city = list(adjacency_list.keys())[0] # 初始时,起点城市不在MST中,其他城市都在MST中 mst = {city: False for city in adjacency_list.keys()} mst[start_city] = True # 记录每个城市的父节点和到父节点的距离 parent = {city: None for city in adjacency_list.keys()} distance = {city: float("inf") for city in adjacency_list.keys()} for neighbor, neighbor_distance in adjacency_list[start_city]: parent[neighbor] = start_city distance[neighbor] = neighbor_distance # 对于剩余的城市,选择最小边加入MST while not all(mst.values()): min_distance = float("inf") min_city = None for city in adjacency_list.keys(): if not mst[city] and distance[city] < min_distance: min_distance = distance[city] min_city = city mst[min_city] = True for neighbor, neighbor_distance in adjacency_list[min_city]: if not mst[neighbor] and neighbor_distance < distance[neighbor]: parent[neighbor] = min_city distance[neighbor] = neighbor_distance # 计算MST的总长度 total_distance = sum(distance.values()) # 返回MST和总长度 return parent, total_distance # 定义Dijkstra算法实现 def dijkstra(adjacency_list, start_city, end_city): # 记录每个城市到起点的距离和前驱节点 distance = {city: float("inf") for city in adjacency_list.keys()} distance[start_city] = 0 parent = {city: None for city in adjacency_list.keys()} # 选取尚未处理的距离最小的城市 unprocessed_cities = set(adjacency_list.keys()) while unprocessed_cities: current_city = min(unprocessed_cities, key=lambda city: distance[city]) unprocessed_cities.remove(current_city) # 更新相邻城市的距离 for neighbor, neighbor_distance in adjacency_list[current_city]: new_distance = distance[current_city] + neighbor_distance if new_distance < distance[neighbor]: distance[neighbor] = new_distance parent[neighbor] = current_city # 如果到达终点,则退出循环 if current_city == end_city: break # 按顺序记录经过的城市 path = [] current_city = end_city while current_city != start_city: path.append(current_city) current_city = parent[current_city] path.append(start_city) path.reverse() # 返回经过的城市和总距离 return path, distance[end_city] # 调用Prim算法求解最小生成树 parent, total_distance = prim(adjacency_list) # 输出改建快速道路的方案和总长度 for city, parent_city in parent.items(): if parent_city is not None: print("修建快速道路连接城市{}和{},长度为{}".format(city, parent_city, adjacency_list[city][parent[city]][1])) print("改建快速道路的总长度为{}".format(total_distance)) # 调用Dijkstra算法求解两个城市之间的最短距离 start_city = input("请输入起点城市:") end_city = input("请输入终点城市:") path, distance = dijkstra(adjacency_list, start_city, end_city) # 输出两个城市之间的最短路径和总距离 print("从{}到{}的最短路径为{},距离为{}".format(start_city, end_city, "->".join(path), distance))

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