编写python解决如下问题:在一个特别的城市图中计算旅行最短巡回路径。 此图由2023 个结点组成,依次编号 1 至 2023。 对于两个不同的结点 x,y,如果x和y的差的绝对值大于 23,则两个结点之间没有边相连;如果x和y的差的绝对值小于等于 23,则两个点之间有一条长度为x和y的最小公倍数的无向边相连。 利用A星算法确定最短的巡回路径,即从结点 1 出发的最短巡回路径长度是多少。
时间: 2023-06-26 19:03:27 浏览: 96
以下是解决此问题的Python代码:
```python
import heapq
import math
# 定义结点类
class Node:
def __init__(self, id):
self.id = id
self.edges = {}
def add_edge(self, node, weight):
self.edges[node] = weight
# 计算两个节点之间的距离
def distance(node1, node2):
diff = abs(node1.id - node2.id)
if diff > 23:
return float('inf')
else:
lcm = node1.id * node2.id // math.gcd(node1.id, node2.id)
return lcm
# A星算法求最短巡回路径
def astar(start_node):
heap = []
visited = set()
heapq.heappush(heap, (0, start_node, [start_node]))
while heap:
cost, node, path = heapq.heappop(heap)
if node in visited:
continue
visited.add(node)
if len(path) == 2023:
return cost + distance(node, start_node)
for next_node in node.edges:
new_cost = cost + node.edges[next_node]
new_path = path + [next_node]
heapq.heappush(heap, (new_cost + distance(next_node, start_node), next_node, new_path))
return float('inf')
# 构建城市图
nodes = [Node(i) for i in range(1, 2024)]
for i in range(len(nodes)):
for j in range(i + 1, len(nodes)):
weight = distance(nodes[i], nodes[j])
if weight < float('inf'):
nodes[i].add_edge(nodes[j], weight)
nodes[j].add_edge(nodes[i], weight)
# 求解最短巡回路径
start_node = nodes[0]
print(astar(start_node))
```
该代码首先定义了一个Node类来表示图中的结点,每个结点有一个唯一的id和一些与它相邻的结点(由edges字典表示)。distance函数用于计算两个结点之间的距离,如果它们之间没有边相连,则距离为无穷大。A星算法通过一个最小堆来实现,每次从堆中弹出距离起始结点最近的结点,然后遍历其所有相邻结点,将新结点加入堆中。如果发现已经遍历过某个结点,则跳过它。最后,当路径长度达到2023时,返回路径长度加上起始结点到当前结点的距离,即为最短巡回路径长度。
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