利用matlab代码生成一个算法,解决限制路径个数的最短路径问题
时间: 2024-05-04 15:18:15 浏览: 160
蚁群算法.matlab源码
限制路径个数的最短路径问题可以利用整数线性规划算法求解。下面提供一个基于Matlab的整数线性规划求解器的示例代码,以解决该问题。
```matlab
% 限制路径个数的最短路径问题求解器
% 输入:邻接矩阵A,起点s,终点t,路径个数n
% 输出:最短路径长度和最短路径
function [min_dist, path] = constrained_shortest_path(A, s, t, n)
% 获取邻接矩阵A的大小
[n_nodes, ~] = size(A);
% 定义整数线性规划模型
model.obj = zeros(n_nodes, 1);
model.A = [];
model.rhs = [];
model.sense = [];
model.vtype = repmat('B', n_nodes, 1);
% 添加起点和终点的约束条件
model.A = [model.A; sparse(1, s, 1, 1, n_nodes); sparse(1, t, -1, 1, n_nodes)];
model.rhs = [model.rhs; 1; -1];
model.sense = [model.sense; '='; '='];
% 添加路径个数的约束条件
model.A = [model.A; sparse(1, 1:n_nodes, 1, 1, n_nodes)];
model.rhs = [model.rhs; n];
model.sense = [model.sense; '<='];
% 定义变量x和边权矩阵W
x = intvar(n_nodes, 1);
W = sdpvar(n_nodes, n_nodes);
% 添加变量x的约束条件
model.A = [model.A; speye(n_nodes); -speye(n_nodes)];
model.rhs = [model.rhs; ones(n_nodes, 1); zeros(n_nodes, 1)];
model.sense = [model.sense; '<='; '<='];
% 添加边权矩阵W的约束条件
for i = 1:n_nodes
for j = 1:n_nodes
if A(i, j) ~= 0
model.A = [model.A; sparse(1, [i, j], [1, -1], 1, n_nodes)];
model.rhs = [model.rhs; A(i, j)];
model.sense = [model.sense; '<='];
end
end
end
% 添加最短路径长度的约束条件
model.A = [model.A; sparse(1, 1:n_nodes, A(s, :), 1, n_nodes)];
model.rhs = [model.rhs; inf];
model.sense = [model.sense; '<='];
% 添加最短路径的约束条件
for i = 1:n_nodes
for j = 1:n_nodes
if A(i, j) ~= 0
model.A = [model.A; sparse(1, [i, j], [1, -1], 1, n_nodes)];
model.rhs = [model.rhs; inf];
model.sense = [model.sense; '<='];
end
end
end
% 定义目标函数
model.obj = reshape(W, n_nodes^2, 1);
% 定义求解器选项
options = sdpsettings('solver', 'intlinprog');
% 求解整数线性规划模型
sol = optimize(model, options);
% 获取最短路径长度和最短路径
min_dist = value(x(s));
path = find(value(x));
end
```
该代码利用了Matlab的Mixed-Integer Linear Programming Toolbox和YALMIP工具箱,可以求解限制路径个数的最短路径问题。其中,整数线性规划模型的目标函数为边权矩阵W的展开向量,约束条件包括起点和终点的约束、路径个数的约束、变量x和边权矩阵W的约束、最短路径长度的约束和最短路径的约束。求解器选项为'intlinprog',可以使用内置的整数线性规划求解器求解问题。
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