C++实现的归并排序求解TSP问题

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0 下载量 41 浏览量 更新于2024-11-09 收藏 975B RAR 举报
资源摘要信息:"该文件是一个关于旅行商问题(Traveling Salesman Problem, TSP)的C++源代码文件,使用归并排序算法来解决TSP问题。文件经过ACM(美国计算机协会)测试并验证。该问题属于组合优化问题,目标是寻找一条最短的路径,让旅行商从一个城市出发,经过所有城市一次,并最终回到起始城市。归并排序是一种有效的排序算法,通常用于解决排序问题,而在这里被创造性地应用于求解TSP问题。标签`tsp`表明文件与旅行商问题相关。文件的具体内容可以包括算法的实现代码,可能涉及的主要知识点有:图论、动态规划、贪心算法、回溯法、分支限界法等。由于文件名称为`网上旅行商.cpp`,这表明该代码实现的可能是一个在线或网络环境下的旅行商问题求解。" 详细说明知识点: 1. TSP(旅行商问题) 旅行商问题(TSP)是一个经典的组合优化问题,广泛应用于路径规划、物流配送、电路板设计等多个领域。问题要求寻找一条最短的路径,使得旅行商从一个城市出发,经过所有其他城市恰好一次后,再回到起始城市。TSP是一个NP-hard问题,意味着目前没有已知的多项式时间复杂度的算法能解决所有情况下的TSP问题。 2. 归并排序算法 归并排序是分治算法的典型应用,主要用于数组或链表的排序。其基本思想是将数组分成两半,对每一半递归地应用归并排序,最后将排好序的两半合并在一起。尽管归并排序在效率上通常不如快速排序,但它具有稳定的排序性能,且在最坏情况下时间复杂度依然保持O(nlogn)。 3. C++开发环境 C++是一种支持多范式的编程语言,广泛用于系统软件、游戏开发、实时物理模拟等领域。在本文件中,C++被用来实现TSP问题的算法代码,这表明C++在处理复杂算法和数据结构方面具有强大的能力。 4. ACM测试 ACM(American Computing Machinery)组织的竞赛是国际计算机编程竞赛的重要赛事之一,其测试是对算法代码的严谨验证。能够通过ACM测试,说明算法不仅在理论上可行,而且在实际应用中也经过了检验。 5. 图论基础 TSP问题本质上是图论中的一个问题,图论是数学的一个分支,它研究的是由边和顶点组成的图形。解决TSP问题需要对图论中的一些基本概念有深入理解,比如路径、环、顶点度数、图的连通性等。 6. 动态规划 动态规划是解决优化问题的一种方法,它将问题分解为相互关联的子问题,通过存储已解决的子问题的结果来避免重复计算。虽然文件未直接提到动态规划,但由于TSP问题的求解经常涉及动态规划,因此这个算法很可能是采用了类似动态规划的思想。 7. 贪心算法 贪心算法是一种在每一步选择中都采取在当前状态下最好或最优(即最有利)的选择,从而希望导致结果是全局最好或最优的算法。贪心算法适合求解某些优化问题,但在TSP问题中,贪心算法通常只能找到近似解。 8. 回溯法与分支限界法 回溯法和分支限界法是解决组合问题常用的两种搜索策略。回溯法尝试构建问题的解决方案,并在发现已不满足求解条件时回退并尝试其他路径。分支限界法则是一种系统地枚举所有可能候选解的方法,并用限界函数来剪枝,以加快搜索速度。这两种方法都是实现TSP问题求解时可能采用的策略。 综上所述,该文件包含的C++源代码通过归并排序算法来求解旅行商问题(TSP),并且已经通过了ACM的测试验证。因此,这些代码可以在图论、动态规划、贪心算法等算法设计与分析领域作为教学或参考资源。
2023-06-08 上传
2023-05-15 上传

import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mpl_toolkits.basemap import Basemap from scipy.spatial.distance import cdist from ant_colony import solve_tsp # 读取城市数据 df = pd.read_excel('world_coordinate.xlsx', index_col=0, dtype=str) # 提取城市和经纬度数据 countrys = df.index.values countrys_coords = np.array(df['[longitude, latitude]'].apply(eval).tolist()) # 计算城市间的距离矩阵 dist_matrix = cdist(countrys_coords, countrys_coords, metric='euclidean') # 创建蚁群算法实例 num_ants = 50 num_iterations = 500 alpha = 1 beta = 2 rho = 0.5 acs = solve_tsp(dist_matrix, num_ants=num_ants, num_iterations=num_iterations, alpha=alpha, beta=beta, rho=rho) # 输出访问完所有城市的最短路径的距离和城市序列 best_path = acs.get_best_path() best_distance = acs.best_cost visited_cities = [countrys[i] for i in best_path] print("最短路径距离:", best_distance) print("访问城市序列:", visited_cities) # 数据可视化 fig = plt.figure(figsize=(12, 8)) map = Basemap(projection='robin', lat_0=0, lon_0=0, resolution='l') map.drawcoastlines(color='gray') map.drawcountries(color='gray') x, y = map(countrys_coords[:, 0], countrys_coords[:, 1]) map.scatter(x, y, c='b', marker='o') path_coords = countrys_coords[best_path] path_x, path_y = map(path_coords[:, 0], path_coords[:, 1]) map.plot(path_x, path_y, c='r', marker='o') for i in range(len(countrys)): x, y = map(countrys_coords[i, 1], countrys_coords[i, 0]) plt.text(x, y, countrys[i], fontproperties='SimHei', color='black', fontsize=8, ha='center', va='center') plt.title("全球首都最短路径规划") plt.show()改成现在都有调用蚁群算法库的代码

2023-06-08 上传